JP2006322065A - Automotive member, and heat treatment apparatus for quenching the automotive member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直接通電により焼き入れされた自動車用部材と、この自動車用部材を焼き入れする熱処理装置とに関する。 The present invention relates to an automobile member quenched by direct energization and a heat treatment apparatus for quenching the automobile member.
自動車用部材の多くは、高い構造強度(高い曲げ強度、高い捩れ強度、高い引っ張り強さ等)が要求される。前記要求は、高張力鋼板・超高張力鋼板(590N/mm2以上)等の材料選択や、自動車用部材の板厚増加又は補強部材の追加により、満たすことができる。また、安価で加工性のよい一般鋼板・高張力鋼板(270N/mm2〜440N/mm2)を用いて自動車用部材を作り、焼き入れして、高い構造強度を実現することもできる。 Many automotive parts are required to have high structural strength (high bending strength, high torsional strength, high tensile strength, etc.). The above requirements can be met by selecting materials such as high-strength steel plates and ultra-high-strength steel plates (590 N / mm 2 or more), increasing the thickness of automobile members, or adding reinforcing members. In addition, it is possible to produce a member for an automobile using a general steel plate / high-tensile steel plate (270 N / mm 2 to 440 N / mm 2 ) that is inexpensive and has good workability, and realize high structural strength.
上述のように、高い構造強度と共に、安価で容易に加工でき、しかも軽量であることが要求される自動車用部材として、ドアビ−ムを例示できる。例えば特許文献1は本体部及び一対の取付部(取付用ブラケット)の3部材でドアビ−ムを構成しており、前記本体部の両端に取付部を溶接により一体化した後、「必要により焼き入れ、焼きなましなどの熱処理」を施すとしている([0076]ほか)。
As described above, a door beam can be exemplified as a member for an automobile that is required to be inexpensive and easily processed with a high structural strength and to be lightweight. For example, in
特許文献2はプレス成形による1部材でドアビ−ムを構成しながら、焼き入れ及び焼きなまし等の熱処理に伴うコスト減を図り、前記熱処理による残留応力の発生を防ぐ目的から、焼き入れ及び焼きなまし等の熱処理を要しない高張力鋼の使用を選択している([0019]ほか)。逆に、特許文献3は、前記特許文献2のドアビ−ム同様1部材でドアビ−ムを構成しながら、焼き入れ及び焼きなまし等の熱処理を施さないことによる板厚の増加、そして重量増を問題として、薄い板厚のプレス成形品に焼き入れ及び焼きなまし等の熱処理を施すことで、必要な構造強度を満足している([請求項1]ほか)。
In
また、特許文献4は、連続的な生産ラインを考慮して、プレス成形を終えたドアビ−ムをラインに沿って移動させながら焼き入れ及び焼きなまし等の熱処理ができる高周波焼き入れ(電磁誘導加熱)を用いている。具体的には、構造強度の向上が求められるドアビ−ムの本体部(中間部)のみに高周波焼き入れを施し、高い構造強度と共に、安価で容易に加工でき、しかも軽量であることの要求を満たしている([0007]ほか)。 In addition, Patent Document 4 considers a continuous production line, and induction hardening (electromagnetic induction heating) that allows heat treatment such as quenching and annealing while moving the door beam after press forming along the line. Is used. Specifically, only the main body part (intermediate part) of the door beam that is required to be improved in structural strength is induction-hardened, and there is a demand for it to be easily processed at a low cost with a high structural strength. Satisfies ([0007] others).
バッチ処理でもよければ、ドアビ−ムの焼き入れ手段として直接通電を利用することもできる。特許文献5は、ドアビ−ム様の長尺状の被加熱体に直接パルス電流を通電して、瞬間的に焼き入れ及び焼きなましする熱処理方法を開示している。この特許文献5は、パルス電流(交流)の通電による加熱は、被加熱体の表面に集中して生ずる「表皮効果」を考慮して、瞬間的な焼き入れ及び焼きなましが実現できるパルス幅を制御している。
If batch processing is acceptable, direct energization can also be used as a quenching means for the door beam.
複雑な構造の自動車用部材を部分的に焼き入れするには、電磁誘導コイルを用いた高周波焼き入れを用いる場合が多いが、簡素な構造の自動車用部材、特に延在直交方向の断面積が略一定の自動車用部材の場合、直接通電による焼き入れが好ましい。なぜなら、必要な熱処理装置の構成も簡素化できる上、自動車用部材を一様に加熱、急冷することにより、短時間で自動車用部材を焼き入れできるからである。 In order to partially harden a car member having a complicated structure, high-frequency quenching using an electromagnetic induction coil is often used, but a car member having a simple structure, particularly a cross-sectional area in the extending orthogonal direction is used. In the case of a substantially constant automobile member, quenching by direct energization is preferable. This is because the structure of the necessary heat treatment apparatus can be simplified, and the automobile member can be quenched in a short time by uniformly heating and rapidly cooling the automobile member.
ここで、直接通電による焼き入れの場合、通電手段である電極を接触させた部分と、電極に挟まれた範囲以外の加熱ができない制約が生ずる。また、焼き入れする間、固定手段であるチャックで自動車用部材を位置固定する必要があるが、このチャックは流れる電流の経路を阻害したり、加熱又は冷却を妨げてはならない制約がある。そこで、直接通電による焼き入れに適した自動車用部材の特定と、前記自動車用部材を直接通電により焼き入れする熱処理装置の構成について、検討した。 Here, in the case of quenching by direct energization, there is a restriction that heating is not possible except for the portion where the electrode as the energization means is in contact with the area sandwiched between the electrodes. Further, while quenching, it is necessary to fix the position of the automobile member with a chuck that is a fixing means. However, this chuck has a restriction that it must not hinder the path of the flowing current and prevent heating or cooling. Therefore, the identification of the automotive member suitable for quenching by direct energization and the configuration of a heat treatment apparatus for quenching the automotive member by direct energization were studied.
検討の結果開発したものが、延在方向又は延在直交方向の断面積が略一定の本体部と、延在方向又は延在直交方向にこの本体部を挟んで設けられた一対の取付部とからなり、両取付部を固定部位として本体部を位置固定し、かつ両取付部を通電部位として本体部に直接通電してこの本体部を加熱し、加熱された前記本体部を急冷してこの本体部を焼き入れした自動車用部材である。通電する電流は、直流又は低周波(〜300Hz)交流が好ましい。ここで、断面積が「略一定」とは、断面形状の変化に伴う断面積の大きな変化がない、好ましくは断面積の変化が±10%以内の構造を意味する。 What has been developed as a result of the study is a main body portion having a substantially constant cross-sectional area in the extending direction or the extending orthogonal direction, and a pair of mounting portions provided with the main body portion sandwiched in the extending direction or the extending orthogonal direction. The body part is fixed in position with both mounting parts as fixing parts, and the main body part is directly energized by using both mounting parts as energization parts to heat the main body part, and the heated main body part is rapidly cooled. It is the member for motor vehicles which hardened the main-body part. The current to be energized is preferably direct current or low frequency (˜300 Hz) alternating current. Here, the “substantially constant” cross-sectional area means a structure in which there is no significant change in the cross-sectional area due to a change in cross-sectional shape, and preferably the cross-sectional area changes within ± 10%.
本発明は、短時間の直接通電、好ましくは短時間かつ一度限りの直接通電により焼き入れできるように、処理対象となる自動車用部材を特定している。本発明を適用する自動車用部材は、固定部位及び通電部位とする取付部を本体部の両端に備えた構成で、焼き入れを要しない取付部で固定し、この取付部を介して本体部を直接通電することにより、本体部を焼き入れできる。ここで、延在方向又は延在直交方向の断面積が略一定の本体部であれば、前記断面積が略一定の方向における本体部の抵抗値は略一定になるので、本体部の加熱が一様になり、短時間かつ一度限りの直接通電により焼き入れできる。 The present invention specifies an automobile member to be treated so that it can be quenched by direct energization for a short time, preferably by direct energization for a short time and only once. The automotive member to which the present invention is applied has a structure in which attachment portions serving as a fixing portion and a current-carrying portion are provided at both ends of the main body portion, and is fixed at an attachment portion that does not require quenching, and the main body portion is fixed via the attachment portion. By directly energizing, the main body can be quenched. Here, if the cross-sectional area in the extending direction or the extending orthogonal direction is a substantially constant body part, the resistance value of the body part in the direction in which the cross-sectional area is substantially constant becomes substantially constant. It becomes uniform and can be quenched by direct energization for a short time and once.
ドアビ−ムやバンパビ−ム等、本体部の長手方向を挟んで取付部が設けられる長尺な自動車用部材の場合、具体的には次のような構成になる。すなわち、長手方向の断面積が略一定の本体部と、前記長手方向にこの本体部を挟んで設けられた一対の取付部とからなり、両取付部を固定部位として本体部を位置固定し、かつ両取付部を通電部位として本体部の長手方向に直接通電してこの本体部を加熱し、加熱された前記本体部を急冷してこの本体部を焼き入れして得られる自動車用部材である。 In the case of a long automobile member provided with an attachment portion across the longitudinal direction of the main body portion, such as a door beam or a bumper beam, the configuration is specifically as follows. That is, it consists of a main body part having a substantially constant cross-sectional area in the longitudinal direction and a pair of attachment parts provided with the main body part sandwiched in the longitudinal direction. And it is the member for motor vehicles obtained by energizing directly the longitudinal direction of a main-body part by using both attachment parts as an electricity supply part, heating this main-body part, quenching the heated said main-body part, and quenching this main-body part. .
また、サイドメンバ、クロスメンバ、ピラ−等、本体部の短手方向を挟んで取付部が設けられる長尺な自動車用部材の場合、具体的には次のような構成になる。すなわち、短手方向の断面積が略一定の本体部と、短手方向にこの本体部を挟んで設けられた一対の取付部とからなり、両取付部を固定部位として本体部を位置固定し、かつ両取付部を通電部位として本体部の短手方向に直接通電してこの本体部を加熱し、加熱された前記本体部を急冷してこの本体部を焼き入れして得られる自動車用部材である。 Further, in the case of a long automobile member, such as a side member, a cross member, a pillar, etc., in which the attachment portion is provided across the short direction of the main body portion, the configuration is specifically as follows. In other words, it consists of a main body part with a substantially constant cross-sectional area in the short direction and a pair of attachment parts provided across the main body part in the short direction, and the main body part is fixed in position with both attachment parts as fixing parts. In addition, an automotive member obtained by directly energizing the main body portion in the short direction of the main body portion using both mounting portions as energized portions, heating the main body portion, quenching the heated main body portion and quenching the main body portion. It is.
上記各自動車用部材を焼き入れする熱処理装置は、次の構成がよい。すなわち、延在方向又は延在直交方向の断面積が略一定の本体部と、前記延在方向又は延在直交方向にこの本体部を挟んで設けられた一対の取付部とからなる自動車用部材の前記本体部を焼き入れする熱処理装置であって、両取付部を固定部位として本体部を位置固定する一対の固定手段と、両取付部を通電部位として本体部に直接通電してこの本体部を加熱する一対の通電手段と、加熱された前記本体部を急冷する冷却手段とからなる熱処理装置である。 The heat treatment apparatus for quenching each automobile member has the following configuration. That is, an automobile member comprising a main body portion having a substantially constant cross-sectional area in the extending direction or the extending orthogonal direction, and a pair of mounting portions provided with the main body portion sandwiched in the extending direction or the extending orthogonal direction. A pair of fixing means for fixing the position of the main body portion with both mounting portions as fixing portions, and the main body portion by directly energizing the main body portion with both mounting portions as energization portions. It is the heat processing apparatus which consists of a pair of electricity supply means which heats, and a cooling means to quench the heated said main-body part.
固定手段は、焼き入れの間、自動車用部材を位置固定できるチャック等を例示できる。本発明は、本体部の位置固定に取付部を利用することから、固定手段は前記取付部の取付構造を利用しうる構成であればよい。通電手段は、固定手段への電流漏れや、固定手段による加熱又は冷却の影響を受けないように、固定手段に挟まれた範囲内で自動車用部材に接触させ、この自動車用部材に直流又は交流を通電できるクリップ電極等を例示できる。この通電手段は、固定手段と兼ねたチャック電極でもよい。冷却手段は、加熱した自動車用部材を急冷できる液冷手段等を例示できる。 Examples of the fixing means include a chuck that can fix the position of the automobile member during quenching. Since the present invention uses the attachment portion for fixing the position of the main body portion, the fixing means may be any configuration that can utilize the attachment structure of the attachment portion. The energizing means is brought into contact with the automobile member within the range sandwiched between the fixing means so as not to be affected by current leakage to the fixing means, heating or cooling by the fixing means, and directing or alternating current to the automobile member. A clip electrode or the like that can be energized can be exemplified. The energizing means may be a chuck electrode that also serves as a fixing means. Examples of the cooling means include a liquid cooling means that can rapidly cool the heated automobile member.
上述したドアビ−ム、バンパビ−ム、サイドメンバ、クロスメンバ、ピラ−等の自動車用部材は、いずれも薄い鋼板(板厚t=1.6mm前後)製であるため、急冷に際して発生する残留応力により、本体部が局部的に曲がったり、捩れたり又は反ったりする可能性がある。そこで、加熱処理装置に一対の通電手段の間に変形抑制手段を設けることとした。この変形抑制手段は、自動車用部材の本体部の下方に位置固定される下治具からなり、この下治具は自動車用部材の本体部に対面する表面に抑制凸部を設け、この抑制凸部は自動車用部材の本体部の変形許容量以下の隙間をこの本体部の外面に対して形成する構成がよい。 The automotive members such as the door beam, the bumper beam, the side member, the cross member, and the pillar are all made of a thin steel plate (plate thickness t = 1.6 mm). The main body may be locally bent, twisted or warped. Therefore, the heat treatment apparatus is provided with deformation suppressing means between the pair of energizing means. The deformation suppressing means includes a lower jig that is fixed at a position below the main body portion of the automobile member. The lower jig is provided with a suppression convex portion on a surface facing the main body portion of the automobile member, and the suppression convex portion. The part preferably has a structure in which a gap equal to or less than the allowable deformation amount of the body part of the automobile member is formed on the outer surface of the body part.
変形抑制手段の下治具は、自動車用部材の本体部が変形した場合、変形した本体部の外面に抑制凸部を当接させて、この抑制凸部が当接した以後の変形を抑制する。このように、抑制凸部は自動車用部材の本体部の変形を抑制するものであるから、本体部の変形が生ずる虞の高い部位、例えば一対の通電手段の中間にあたる本体部の中間部位において、変形しそうな本体部の外面に対して数個程度の抑制凸部を設ければよい。ここで、抑制凸部を最初から本体部の外面に当接させないのは、本体部からの漏電を防止することはもちろん、抑制凸部が自動車用部材の本体部と接触することにより、熱量が流出することを防止するためである。 The lower jig of the deformation suppressing means, when the main body portion of the automobile member is deformed, causes the suppression convex portion to abut on the outer surface of the deformed main body portion and suppresses deformation after the suppression convex portion abuts. . Thus, since the suppression convex part suppresses deformation of the main body part of the member for an automobile, in a part where the deformation of the main body part is likely to occur, for example, in the intermediate part of the main body part corresponding to the middle of a pair of energizing means, What is necessary is just to provide about several suppression convex parts with respect to the outer surface of the main-body part which is likely to deform | transform. Here, the suppression convex portion is not brought into contact with the outer surface of the main body portion from the beginning, in addition to preventing leakage from the main body portion, the suppression convex portion is in contact with the main body portion of the automobile member, so that the amount of heat is increased. This is to prevent leakage.
このように、変形抑制手段の下治具における抑制凸部は、本体部が変形しない限り、本体部の外面に接触する虞はないが、通電中の自動車用部材と万一接触したり、接触しなくても漏電等による不具合を避けるため、絶縁性を備えることが望ましい。また、抑制凸部は、耐熱性はもちろん、冷却中に変形した自動車用部材に接触した際、過剰な熱量の流出を防止するため、断熱性を備えることが望ましい。このほか、下治具に絶縁性又は断熱性を付与してもよい。この場合、耐熱性及び絶縁性を備えた抑制凸部を、耐熱性及び断熱性を備えた下治具の表面に設けてもよいし、逆に耐熱性及び断熱性の抑制凸部を、耐熱性及び絶縁性を備えた下治具の表面に設けてもよい。 As described above, the restraining convex portion in the lower jig of the deformation restraining means does not have a possibility of coming into contact with the outer surface of the main body unless the main body is deformed. Even if not, it is desirable to provide insulation so as to avoid problems due to electric leakage. In addition to heat resistance, the restraining convex portion desirably has heat insulation properties in order to prevent an excessive amount of heat from flowing out when it comes into contact with an automotive member deformed during cooling. In addition, the lower jig may be provided with insulating properties or heat insulating properties. In this case, the suppression convex portion having heat resistance and insulation may be provided on the surface of the lower jig having heat resistance and heat insulation. It may be provided on the surface of the lower jig having the property and the insulating property.
変形抑制手段の下治具は自動車用部材の本体部に対して位置固定することから、この下治具は、自動車用部材の本体部に対面する表面を有し、冷却液噴射孔を前記表面に多数開口して冷却手段を兼ねた構成にするとよい。すなわち、下治具を冷却ジャケットとして利用する構成であり、逆に言えば冷却ジャケットを下治具として利用し、必要個所に抑制凸部を設ける。この場合、冷却液噴射孔から噴射した冷却液の余剰を流し落とすため、自動車用部材の本体部の外面と下治具との間に十分な隙間を設ける。冷却液は、急冷による焼き入れ効果を得るため、気化熱及び比熱の大きい水が望ましい。 Since the lower jig of the deformation suppressing means is fixed with respect to the main body portion of the automobile member, the lower jig has a surface facing the main body portion of the automobile member, and the coolant injection hole is formed on the surface. It is preferable that a large number of openings be used as the cooling means. That is, the lower jig is used as a cooling jacket, and conversely, the cooling jacket is used as a lower jig, and restraining convex portions are provided at necessary places. In this case, a sufficient gap is provided between the outer surface of the main body portion of the automobile member and the lower jig in order to allow the excess of the coolant injected from the coolant injection hole to flow down. The cooling liquid is preferably water having a large heat of vaporization and specific heat in order to obtain a quenching effect by rapid cooling.
変形抑制手段は、自動車用部材の本体部の上方に位置固定される上治具からなり、この上治具は自動車用部材の本体部に対面する内面に抑制凸部を設け、この抑制凸部は自動車用部材の本体部の変形許容量以下の隙間をこの本体部の外面に対して形成する構成にしてもよい。この変形抑制手段の上治具は、上記変形抑制手段の下治具と併用することもできる。上治具又は抑制凸部のいずれかに絶縁性又は断熱性が求められる点や組み合わせの構成、抑制凸部の働き等は、上述した下治具及び抑制凸部の説明と同様である。更に、上治具が、自動車用部材の本体部に対面する内面を有し、冷却液噴射孔を前記内面に多数開口して冷却手段を兼ねた構成にしてもよい点も、上述した下治具同様である。 The deformation suppressing means is composed of an upper jig that is positioned and fixed above the main body portion of the automobile member, and the upper jig is provided with a suppressing convex portion on the inner surface facing the main body portion of the automotive member, and this suppressing convex portion. May be configured such that a gap equal to or less than the allowable deformation amount of the main body of the automobile member is formed on the outer surface of the main body. The upper jig of the deformation suppressing means can be used in combination with the lower jig of the deformation suppressing means. The point where the insulating property or the heat insulating property is required for either the upper jig or the suppression convex portion, the configuration of the combination, the function of the suppression convex portion, and the like are the same as the description of the lower jig and the suppression convex portion described above. Furthermore, the above-mentioned Shijia may also be configured such that the upper jig has an inner surface facing the main body of the automobile member, and a plurality of coolant injection holes are opened on the inner surface to serve also as a cooling means. Same as ingredients.
熱処理に際する自動車用部材の長手方向の伸びを過度に拘束すると、かえって自動車用部材に歪みが発生する可能性がある。そこで、一対の固定手段は、一方の固定手段に対して他方の固定手段が両固定手段を結ぶ並び方向に進退自在にするとよい。同様に、一対の通電手段は、一方の通電手段に対して他方の通電手段が両通電手段を結ぶ並び方向に進退自在にするとよい。これにより、自動車用部材の伸びが許容されるようになり、この自動車用部材の歪みの発生を抑制できるようになる。 If the elongation in the longitudinal direction of the automobile member during the heat treatment is excessively constrained, the automobile member may be distorted. Therefore, the pair of fixing means may be movable forward and backward in the direction in which the other fixing means connects the two fixing means with respect to one fixing means. Similarly, it is preferable that the pair of energizing means be movable forward and backward in the direction in which the other energizing means connects both energizing means with respect to one energizing means. As a result, the extension of the automobile member is allowed, and the occurrence of distortion of the automobile member can be suppressed.
他方の固定手段又は通電手段の進退機構は、自動車用部材の伸びを一方向に限定するスライド機構が好ましい。ここで、通電手段は、自動車用部材に挟着するクリップ電極に可撓性のあるケ−ブルで通電する構成にする場合もあるが、この場合、通電手段による自動車用部材の拘束は生じないので、他方の通電手段を進退自在にする必要はない。 The advancing / retreating mechanism of the other fixing means or energizing means is preferably a slide mechanism that limits the extension of the automobile member in one direction. Here, the energization means may be configured to energize the clip electrode sandwiched between the automobile members with a flexible cable, but in this case, the energization means does not restrain the automobile member. Therefore, it is not necessary to make the other energizing means freely movable.
本発明は、ドアビ−ムやバンパビ−ム等、本体部の長手方向を挟んで取付部が設けられる長尺な自動車用部材や、サイドメンバ、クロスメンバ、ピラ−等、本体部の短手方向を挟んで取付部が設けられる長尺な自動車用部材の本体部を、短時間かつ一度限りの直接通電により焼き入れできる。これにより、ドアビ−ム、バンパビ−ム、サイドメンバ、クロスメンバ、ピラ−等に安価な鋼板を用いながら、各自動車用部材の本体部に求められる高い構造強度を容易に実現できる。すなわち、本発明は費用対効果に優れた自動車用部材の製造を可能にする効果がある。 The present invention relates to a long automobile member, such as a door beam or a bumper beam, provided with a mounting portion across the longitudinal direction of the main body, a side member, a cross member, a pillar, etc. The main body portion of the long automobile member provided with the attachment portion on the side can be quenched by direct energization only once in a short time. Thus, high structural strength required for the main body of each automobile member can be easily realized while using inexpensive steel plates for door beams, bumper beams, side members, cross members, pillars, and the like. That is, the present invention has an effect of enabling the production of an automobile member having excellent cost effectiveness.
また、本発明の熱処理装置は、比較的薄い鋼板(板厚t=1.6mm前後)からなる上記ドアビ−ム、バンパビ−ム、サイドメンバ、クロスメンバ、ピラ−等の自動車部材の本体部を直接通電により焼き入れする際に生ずる虞のある前記本体部の変形を、変形抑制手段により抑制し、また進退自在な固定手段又は通電手段により前記変形の拡大を防止することで、自動車用部材全体の精度を損なうことなく、直接通電による本体部の焼き入れができるようにする効果がある。 Further, the heat treatment apparatus of the present invention directly applies the body part of the automobile member such as the door beam, bumper beam, side member, cross member, pillar, etc., which is made of a relatively thin steel plate (thickness t = about 1.6 mm). The deformation of the main body that may occur when quenching by energization is suppressed by the deformation suppressing means, and the expansion of the deformation is prevented by the advancing and retracting fixing means or the energizing means. There is an effect that the main body can be quenched by direct energization without impairing accuracy.
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図1は本発明により焼き入れするドアビ−ム1の一例を表す斜視図、図2はドアビ−ム1を位置固定した熱処理装置2の側面図、図3はドアビ−ム1を位置固定した熱処理装置2の平面図、図4は図2中A−A部分断面図、図5はドアビ−ム1を位置固定した別例の熱処理装置3の図3相当平面図、図6は図4中B矢視部拡大図、図7はドアビ−ム1を覆う上治具235を用いた熱処理装置2の図2相当側面図、図8はドアビ−ム1を覆う上治具235を用いた熱処理装置2の図3相当平面図、図9は図7中C−C部分断面図であり、図10は図9中D矢視部拡大図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a
本例のドアビ−ム1は、図1に見られるように、長手方向の断面積が略一定の本体部11と、長手方向に前記本体部11を挟んで設けられた一対の取付部12,12とからなる自動車用部材である。このドアビ−ム1は、安価で加工性のよい一般鋼板・高張力鋼板(270N/mm2〜440N/mm2)をプレス成形、ロ−ル成形又は液圧成形(ハイドロフォ−ミング等)により、両側縁にリブ111,111を有する断面コの字状の本体部11を成形し、取付部12は鋼板そのままのフランジ状としている。本体部11は、鋼板の断面形状を変化させただけで、断面積の変化が±10%以内で長手方向の断面積が略一定となり、長手方向に略一定の抵抗値を示す。また、フランジ状の取付部12は、熱処理装置2のチャック電極21で挟持しやすくなっている。
As shown in FIG. 1, the
上記ドアビ−ム1を焼き入れする熱処理装置2は、図2〜図4に見られるように、ドアビ−ム1を位置固定して通電する固定手段兼通電手段であるチャック電極21と、ドアビ−ム1に水を噴射して急冷しながら前記急冷に際する変形を抑制する変形抑制手段兼冷却手段である下抑制手段22及び上抑制手段23とからなる。ドアビ−ム1の搬入前は、上抑制手段23の上治具232を待避させた状態(図4中仮想線参照)で下抑制手段22の下治具223を下降させており、一対のチャック電極21,21でドアビ−ム1を位置固定した後、下抑制手段22の下治具223を上昇させると共に上抑制手段23の上治具232を降ろしてくる。熱処理後のドアビ−ム1を取り出すには、前記手順と逆を辿る。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
チャック電極21は、チャック本体211へ開閉自在に取り付けたチャック爪212の先端に、ドアビ−ム1の取付部12の上下面それぞれに接面して位置固定し、かつ電流を流し込む通電ブロック213,213を取り付けて構成している。通電ブロック213は導体であるが、チャック爪212及びチャック本体211は絶縁処理を施しており、通電ワイヤ(図示略)等をチャック本体211からチャック爪212内部に通して、通電ブロック213に電流を送り込む。本例では、各図中左側に位置するチャック電極21はチャック本体211を位置固定して動かないが、各図中右側に位置するチャック電極21はチャック本体211をドアビ−ム1の長手方向に摺動する進退機構であるスライダ214に載せており、熱処理に際するドアビ−ム1の長手方向の伸びをチャック電極21の後退によって吸収する。
The
本例のチャック電極21は、通電ブロック213,213がドアビ−ム1の取付部12を挟持することにより、ドアビ−ム1を位置固定すると共に前記通電ブロック213,213から通電する。しかし、例えば図5に見られる別例の熱処理装置3のように、ドアビ−ム1の取付部12を挟持する固定ブロック311と、通電のみを担う通電ブロック312とを、それぞれ別にチャック爪313の先端に取り付けてチャック電極31を構成してもよい。この場合でも、前記別体の固定ブロック311及び通電ブロック312は共に同じチャック爪313に取り付けてあり、進退機構であるスライダ314を兼用している。このほか、図示は省略するが、別体の固定ブロックと通電ブロックとに、それぞれ別体の進退機構を割り当てたチャック電極を構成してもよい。
In the
本例の下抑制手段22は、図4に見られるように、ドアビ−ム1の本体部11に下方から嵌まり込む突条221を形成し、前記本体部11の略全体に対面する表面222(図6参照)を有する下治具223からなり、前記下治具223は冷却液として水を噴射する冷却液噴射孔224を多数開口すると共に、本体部11の長手方向中間部位に対応して複数の下抑制凸部225を設けている。冷却液噴射孔224の一部は、下抑制凸部225に対してドアビ−ム1の長手方向にずらして開口している。すなわち、本例の下抑制手段22は冷却ジャケットを兼ねている。この下抑制手段22は、下治具223を支持する油圧シリンダ226(図示略)により昇降自在になっており、ドアビ−ム1を熱処理装置2に位置固定する前は下降させて待避させ、チャック電極21によりドアビ−ム1が位置固定された後、前記油圧シリンダ226により上昇させた下治具223の突条221をドアビ−ム1の本体部11に遊嵌した状態で、位置固定する。
As shown in FIG. 4, the lower restraining means 22 of this example forms a
上抑制手段23は、上記下抑制凸部225に対応して、下治具223に軸着して昇降自在な回動ア−ム231の先端に、ドアビ−ム1の本体部11の上面に倣った下向きコ字状のブロックである上治具232を取り付け、この上治具232の内面233に上抑制凸部234を設けている。冷却ジャケットを兼ねる本例の下抑制手段22の下治具223は、冷却液噴射孔224を本体部11の略全体にわたって設けることから、本体部11の長手方向に沿った長尺な部材である。しかし、上抑制手段23の上治具232は、本体部11の変形を抑制することだけが目的であるため、下治具223に設けた下抑制凸部225に対応して、本体部11の中間部位付近のみの短尺な部材である。
The upper restraining means 23 corresponds to the lower restraining
下抑制凸部225や上抑制凸部234は、絶縁性及び耐熱性を備えたセラミックス製ブロックや耐熱性を備えたカ−ボン製ブロック等で構成され、本例では冷却に際して最も変形しそうな部位、例えばリブ111の端縁近傍や本体部11の折り曲がり縁112近傍に配している。このように、最も変形しそうな部位に対して下抑制凸部225又は上抑制凸部234を配すれば、本体部11の変形を必要十分に抑制できる。これら下抑制凸部225や上抑制凸部234は、変形許容量ΔSを超えて本体部11が変形しない限り、本体部11に非接触となるように位置設定している。具体的には、図6に見られるように、下治具223の表面222や上治具232の内面233はそれぞれ本体部11の外面113から本体部11の変形許容量ΔSより大きく離しておきながら、下抑制凸部225及び上抑制凸部234それぞれが本体部11の外面113に対して形成する隙間tを、本体部11の変形許容量ΔS以下にしている。これにより、本体部11の変形は下抑制凸部225又は上抑制凸部234に接触するまでの範囲に制限され、本体部11の過剰な変形を抑制できる。
The lower restraining
次に、本例の熱処理装置2によるドアビ−ム1の焼き入れ手順を説明する。プレス成形を終えたドアビ−ム1は、フランジ状の取付部12をチャック電極21でそれぞれ挟持され、熱処理装置2に位置固定される。この位置固定に際して、上抑制手段23は回動ア−ム231により上治具232を跳ね上げて上方を開放し、下抑制手段22は下治具223を下降させており、ドアビ−ム1の位置固定作業を邪魔しない。ここで、図示を省略するが、例えば両チャック電極における下側の各通電ブロックにそれぞれ位置決め突起を設け、ドアビ−ムの取付部に前記位置決め突起に対応する位置決め孔を開口しておくと、熱処理装置に対するドアビ−ムの位置関係を一義的に定めることができる。
Next, the quenching procedure of the
ドアビ−ム1が位置固定されると、下抑制手段22の下治具223を油圧シリンダ226により上昇させ、突条221を本体部11に遊嵌状態に嵌め込み、続いて上抑制手段23は回動ア−ム231を降ろして上治具232を本体部11の中間部位に対して被せる。こうして、図2〜図4に見られるように、ドアビ−ム1の本体部11への通電準備が完了する。この通電準備の段階では、図6に見られるように、下抑制凸部225及び上抑制凸部234は隙間t(≦変形許容量ΔS)を空けて、いずれも本体部11に接触していない。しかし、前記隙間tは非常に小さい(0.5mm〜1.5mm)ため、成形後のドアビ−ム1が微妙に捩れたり、曲がっていると、下抑制凸部225又は上抑制凸部234が本体部11に接触する虞もある。このため、下抑制凸部225又は上抑制凸部234は、絶縁性及び耐熱性を備えたセラミックス製ブロックや耐熱性を備えたカ−ボン製ブロックで構成する。
When the position of the
ドアビ−ム1の板厚は1.6mm前後で、本体部11の長さは車種により異なるが、600mm〜1500mmである。これから、ドアビ−ム1の本体部11を直接通電により焼き入れする場合、50Hz〜250Hz、3000A程度の低周波交流を数10秒程度通電すれば、本体部11を加熱温度1000℃〜1200℃に加熱できる。本体部11の加熱温度は、例えば電流値を加減して調整することもできるが、電流値を低くすると加熱時間が長くなり、生産効率を低下させる問題が生ずる。ここで、加熱温度は電力量に比例することから、通電時間を加減することで本体部11の加熱温度を調整できる。これから、焼き入れに必要な加熱温度850℃〜950℃以上で、かつドアビ−ム等の自動車用部材の原料である鋼板の加熱限界1250℃を超えないように通電時間を設定し、以後は通電時間により加熱温度を微調整するとよい。
The thickness of the
所定の通電時間により、焼き入れに必要な加熱温度(1000℃〜1200℃)にドアビ−ム1の本体部11が達した後、通電をやめ、今度は下抑制手段22が下治具223の冷却液噴射孔224から水を噴射して、前記本体部11を急冷する。本発明が対象とする自動車用部材は、本例のドアビ−ム1のように板厚が薄いため、容積に比例する熱容量が小さく、比熱の高い水の噴射により短時間で容易に冷却できる。このように、加熱及び冷却を短時間で終えることにより、本体部11を焼き入れしたドアビ−ム1を効率よく生産できる利点が本発明にある。
After the
急冷に際してドアビ−ム1の本体部11が変形すると、下治具223の下抑制凸部225や上治具232の上抑制凸部234がそれぞれ変形した本体部11の外面113に当接し、本体部11の過剰な変形を抑制する。また、前記本体部11の変形によって、ドアビ−ム1の長手方向の伸びが発生した場合、本例では各図右側に位置するチャック電極21がスライダ214に従って後退し、前記長手方向の伸びを吸収する。
When the
ここで、ドアビ−ム1の本体部11を均一に、かつ急冷するため、図7−図9に見られるように、ドアビ−ム1の本体部11の上面のほぼ全面を覆うカバ−状の上治具235からなる上抑制手段23を用いてもよい。この上治具235は、従来公知の各種昇降手段、例えば伸縮シリンダ等(図示略)で前記本体部11に対して上方から接近又は離反し、ドアビ−ム1の本体部11を覆った状態で、位置固定する。このカバ−状の上治具235は、上述した上治具232同様、内面236に上抑制凸部237を設けていると共に、下治具223同様、多数の冷却液噴射孔238を開口している。冷却液噴射孔238の一部は、上抑制凸部237に対してドアビ−ム1の長手方向にずらして開口している。
Here, in order to uniformly and rapidly cool the
ドアビ−ム1の本体部11は、図10に見られるように、下方から下治具223の冷却液噴射孔224により、また上方から上治具235の冷却液噴射孔238により、それぞれ水Wの噴射を受けて、急激に冷却される。ここで、上治具235の冷却液噴射孔238を本体部11の長手方向にわたって均等に配置することから、急激な冷却にもかかわらず、ドアビ−ム1の本体部11は長手方向で均等に冷却される。また、この上治具235の内面236には、上抑制凸部237が設けられているので、急冷による本体部11の変形が抑制される。冷却終了後、上治具235は、上方へ待避させる(図9参照)。
As shown in FIG. 10, the
本発明は、延在方向又は延在直交方向の断面積が略一定の本体部と、延在方向又は延在直交方向にこの本体部を挟んで設けられた一対の取付部とからなる自動車用部材に適用できる。図11は本発明をバンパビ−ム4に適用した場合におけるチャック電極5によるバンパビ−ム4の位置固定状態を表した斜視図であり、図12は本発明をクロスメンバ6に適用した場合におけるチャック電極7によるクロスメンバ6の位置固定状態を表した斜視図である。
The present invention is for an automobile composed of a main body portion having a substantially constant cross-sectional area in the extending direction or the extending orthogonal direction and a pair of mounting portions provided with the main body portion sandwiched in the extending direction or the extending orthogonal direction. Applicable to members. FIG. 11 is a perspective view showing a fixed position of the bumper beam 4 by the
例えば、上述のドアビ−ム1のように、長手方向の断面積が略一定の本体部と、前記長手方向にこの本体部を挟んで設けられた一対の取付部とからなる自動車部材として、図11に見られるように、バンパビ−ム4にも本発明が適用できる。バンパビ−ム4の場合、上記例示のドアビ−ム1(図1参照)のように、本体部及び取付部が明確に区分されているわけではないが、バンパ支持部材を取り付けるバンパビ−ム4の両端41を取付部とし、前記バンパビ−ム4の両端41を固定手段及び通電手段となるチャック電極5,5で挟持して、バンパ本体42に直接通電し、焼き入れすることができる。
For example, as the above-described
また、短手方向の断面積が略一定の本体部と、短手方向にこの本体部を挟んで設けられた一対の取付部とからなる自動車用部材として、例えば図12に見られるように、クロスメンバ6にも本発明を適用することができる。このクロスメンバ6の場合、取付部はメンバ本体61の両側に張り出すフランジ62であり、メンバ本体61に沿って延びるフランジ62を複数のチャック電極7,7で挟持し、クロスメンバ6の短手方向に通電する。このように、チャック電極7を複数にすることで、クロスメンバ6の長手方向の伸びを各チャック電極7,7間の隙間の拡大によって吸収できる利点がある。
Further, as a member for an automobile composed of a main body part having a substantially constant cross-sectional area in the short direction and a pair of attachment parts provided with the main body part sandwiched in the short side direction, for example, as seen in FIG. The present invention can also be applied to the cross member 6. In the case of this cross member 6, the mounting portion is a
1 ドアビ−ム
11 本体部
12 取付部
2 熱処理装置
21 チャック電極
22 下抑制手段
223 下治具
225 下抑制凸部
23 上抑制手段
232 上治具
234 上抑制凸部
235 上治具
237 上抑制凸部
4 バンパビ−ム
5 チャック電極
6 クロスメンバ
7 チャック電極
W 冷却液(水)
1 Door beam
11 Body
12 Mounting
21 Chuck electrode
22 Lower suppression means
223 Lower jig
225 Lower restraining projection
23 Upper suppression means
232 Upper jig
234 Upper restraining projection
235 Upper jig
237 Upper restraining convex part 4
Claims (10)
The heat treatment apparatus according to any one of claims 4 to 9, wherein the pair of energizing means is movable forward and backward in an arrangement direction in which the other energizing means connects both energizing means with respect to one energizing means.
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