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JP2019178382A - Manufacturing method of steel product formed by bending - Google Patents

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JP2019178382A
JP2019178382A JP2018068233A JP2018068233A JP2019178382A JP 2019178382 A JP2019178382 A JP 2019178382A JP 2018068233 A JP2018068233 A JP 2018068233A JP 2018068233 A JP2018068233 A JP 2018068233A JP 2019178382 A JP2019178382 A JP 2019178382A
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flat plate
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JP2018068233A
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Japanese (ja)
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雅之 上平
Masayuki Uehira
雅之 上平
裕史 出雲
Yasushi Izumo
裕史 出雲
稔正 山根
Toshimasa Yamane
稔正 山根
景祐 竹下
Keisuke Takeshita
景祐 竹下
一寿 上田
Kazuhisa Ueda
一寿 上田
信之 中土
Nobuyuki Nakatsuchi
信之 中土
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Mazda Motor Corp
Keylex Corp
Y Tec Corp
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Mazda Motor Corp
Keylex Corp
Y Tec Corp
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Abstract

To enhance the mechanical strength and durability of a steel product formed by bending 1 having a bent portion 13 formed by press molding.SOLUTION: To reduce the tensile residual stress generated on the inner peripheral side of a bent portion 13 formed by press molding, an outer peripheral side of the bent portion 13 is quenched by irradiation of high-density energy beam.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は鋼製曲げ成形品の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a steel bent product.

鋼板の曲げ加工を行なうと、その曲げ部の外周側に圧縮残留応力を生じ、内周側に引張残留応力を生ずることが知られている。このような鋼製曲げ成形品に外力が加わると、例えば、捩り力が繰り返し加わると、曲げ部の内周側から疲労破壊を生じ易くなる。その疲労破壊は内周側の引張残留応力の影響による。   It is known that when a steel plate is bent, compressive residual stress is generated on the outer peripheral side of the bent portion, and tensile residual stress is generated on the inner peripheral side. When an external force is applied to such a steel bending molded product, for example, if a torsional force is repeatedly applied, fatigue failure tends to occur from the inner peripheral side of the bent portion. The fatigue failure is due to the influence of the tensile residual stress on the inner circumference side.

引張残留応力が問題になるときの対策としては、特許文献1に記載されているショットピーニング或いはレーザーピーニングによる圧縮残留応力の付与や、曲げ成形品全体の焼なましによる残留応力の除去が一般に知られている。   As countermeasures when tensile residual stress becomes a problem, generally known is the application of compressive residual stress by shot peening or laser peening described in Patent Document 1 or removal of residual stress by annealing the entire bent molded product. It has been.

特開2015−221918号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-221918

しかし、鋼製曲げ成形品の曲げの内周側のような奥まった部分にショットピーニング等を行なうことは難しい。また、鋼製曲げ成形品全体に焼なましのような熱処理を施すことは多大な時間とエネルギーを要する。   However, it is difficult to perform shot peening or the like on a recessed portion such as the inner peripheral side of the bending of a steel bending molded product. Moreover, it takes a great deal of time and energy to heat-treat the entire bent steel product such as annealing.

本発明は、鋼製曲げ成形品の機械的強度及び耐久性を比較的簡単に高めることができる方法を提供する。   The present invention provides a method by which the mechanical strength and durability of a steel bent product can be increased relatively easily.

本発明は、上記曲げ部に高密度エネルギービームによる焼入れを施すようにした。   In the present invention, the bent portion is quenched with a high-density energy beam.

ここに開示する鋼製曲げ成形品の製造方法は、プレス成形による曲げ部を有する鋼製曲げ成形品の製造方法であって、
上記プレス成形によって上記曲げ部の内周側に生じた引張残留応力が減少するように、上記曲げ部の外周側に対して、高密度エネルギービームの照射による焼入れを施すことを特徴とする。
The method for producing a steel bending product disclosed herein is a method for producing a steel bending product having a bending portion by press molding,
The outer peripheral side of the bent part is hardened by irradiation with a high-density energy beam so that the tensile residual stress generated on the inner peripheral side of the bent part by the press molding is reduced.

プレス成形後の曲げ部では、その外周側に圧縮残留応力を生じ、内周側に引張残留応力を生じている。これに対して、上記方法によれば、曲げ部の外周側は、高密度エネルギービームの照射による焼入れによってマルテンサイト変態を生ずる。その結果、曲げ部の外周側は、体積が膨張して圧縮残留応力が減少する。曲げ部の外周側と内周側は残留応力に関して相殺する関係にあるから、外周側の圧縮残留応力の減少により、内周側の引張残留応力が減少する。   In the bent portion after press molding, compressive residual stress is generated on the outer peripheral side, and tensile residual stress is generated on the inner peripheral side. On the other hand, according to the above method, the outer peripheral side of the bent portion undergoes martensitic transformation by quenching by irradiation with a high-density energy beam. As a result, on the outer peripheral side of the bent portion, the volume expands and the compressive residual stress decreases. Since the outer peripheral side and the inner peripheral side of the bent portion cancel each other with respect to the residual stress, the tensile residual stress on the inner peripheral side decreases due to the decrease in the compressive residual stress on the outer peripheral side.

従って、上記方法によれば、曲げ部の外周側はビーム照射による焼入れによって硬度が増大する一方、曲げ部の内周側の引張残留応力を減少するから、鋼製曲げ成形品の機械的強度及び耐久性を高めることができる。   Therefore, according to the above method, the outer peripheral side of the bent portion is increased in hardness by quenching by beam irradiation, whereas the tensile residual stress on the inner peripheral side of the bent portion is reduced, so that the mechanical strength and Durability can be increased.

一実施形態では、上記曲げ成形品は、パイプ状であって、上記曲げ部がパイプ長手方向に延びている。このようなパイプ状曲げ成形品の場合、曲げ部の内周側にショットピーニング等による圧縮残留応力を付与することが難しい。しかし、上記方法によれば、パイプ状曲げ成形品であっても、曲げ部に対する外側からの高密度エネルギービームの照射により、内周側の引張残留応力を減少させることができる。   In one embodiment, the bent product is pipe-shaped, and the bent portion extends in the longitudinal direction of the pipe. In the case of such a pipe-shaped bent product, it is difficult to apply compressive residual stress by shot peening or the like to the inner peripheral side of the bent portion. However, according to the above method, even in a pipe-shaped bent product, the tensile residual stress on the inner peripheral side can be reduced by irradiation with a high-density energy beam from the outside to the bent portion.

一実施形態では、上記曲げ成形品は、上記曲げ部は、2枚の平板部が交わってできた直線状に延びる稜線を有する曲げ部であり、
上記曲げ部の外周側に上記稜線に沿って延びる焼入れ域を生ずるように、且つ該焼入れ域が、上記曲げ部から少なくとも一方の平板部に向かって部分的に張り出した張出し部を有するように、上記高密度エネルギービームの照射を行なうことを特徴とする。
In one embodiment, the bent product is a bent portion having a ridge line extending in a straight line formed by the intersection of two flat plate portions,
In order to produce a quenching region extending along the ridge line on the outer peripheral side of the bending portion, and the quenching region has a projecting portion partially projecting from the bending portion toward at least one flat plate portion, The high-density energy beam is irradiated.

曲げ部の両側が平板部になっている曲げ成形品にあっては、一般に曲げ部に比べて、平板部の強度が相対的に低い。従って、曲げ成形品が曲げ部の稜線の長手方向において圧縮荷重を受けると、平板部に座屈を生じやすくなる。   In a bending molded product in which both sides of the bent portion are flat plate portions, the strength of the flat plate portion is generally lower than that of the bent portion. Therefore, when the bending molded product receives a compressive load in the longitudinal direction of the ridge line of the bent portion, the flat plate portion is likely to buckle.

これに対して、当該実施形態によれば、高密度エネルギービームの照射によって、少なくとも一方の平板部が部分的に焼入れされ、該平板部に圧縮残留応力が付与される。この圧縮残留応力の付与によって幾何剛性(ストレススティフニング)が発現し、平板部の面外剛性(平板部の面に垂直方向に力がかかった場合の剛性)が上昇するため、曲げ成形品の座屈荷重が増大する。   On the other hand, according to this embodiment, at least one flat plate portion is partially quenched by irradiation with a high-density energy beam, and compressive residual stress is applied to the flat plate portion. By applying this compressive residual stress, geometric rigidity (stress stiffening) is developed, and the out-of-plane rigidity (stiffness when a force is applied in the direction perpendicular to the surface of the flat plate part) is increased. Buckling load increases.

また、平板部に圧縮残留応力が付与されることにより、該平板部の応力範囲が拡大するため、曲げ成形品に衝撃的に上記圧縮荷重が加わったときの該曲げ成形品の衝撃吸収エネルギーが増大する。   In addition, since the compressive residual stress is applied to the flat plate portion, the stress range of the flat plate portion is expanded, so that the shock absorption energy of the bent molded product when the compressive load is applied to the bent molded product is shocked. Increase.

また、上記焼入れ域の部分的な張出しにより、平板部の面外剛性が部分的に異なるものになるから、座屈モードのコントロールに有利になる。   Moreover, since the out-of-plane rigidity of the flat plate portion is partially different due to the partial overhang of the quenching zone, it is advantageous for controlling the buckling mode.

一実施形態では、上記焼入れ域の部分的な張出しが、上記曲げ成形品に対して上記稜線の長手方向に圧縮荷重が加わったときの上記一方の平板部の座屈モードの腹に対応する部位に位置付けられるように、上記高密度エネルギービームの照射を行なうことを特徴とする。   In one embodiment, the partial overhang of the quenching region corresponds to a buckling mode belly of the one flat plate portion when a compressive load is applied to the bent product in the longitudinal direction of the ridgeline. The high-density energy beam is irradiated so as to be positioned at the position.

これによれば、焼入れ域の部分的な張出しにより、平板部の座屈モードの腹にあたる部位の面外剛性が高くなるから、座屈の抑制に有利になる。   According to this, since the out-of-plane rigidity of the portion corresponding to the antinode of the buckling mode of the flat plate portion is increased due to partial overhang of the quenching region, it is advantageous for suppressing buckling.

一実施形態では、上記高密度エネルギービームの照射域を、上記曲げ部の稜線を中心として上記一方の平板部側と他方の平板部側に交互に蛇行させながら、上記稜線の長手方向に移動させることにより、上記焼入れ域を形成することを特徴とする。   In one embodiment, the irradiation area of the high-density energy beam is moved in the longitudinal direction of the ridge line while meandering alternately to the one flat plate portion side and the other flat plate portion side around the ridge line of the bent portion. Thus, the quenching zone is formed.

これによれば、高密度エネルギービームの照射域の大きさや出力エネルギーを変化させることなく、簡単に、焼入れ域を曲げ部からその両側の平板部に部分的に張り出させることができる。   According to this, the quenching region can be partially projected from the bent portion to the flat plate portions on both sides thereof without changing the size of the irradiation region of the high-density energy beam and the output energy.

上記高密度エネルギービームとしては、例えば、電子ビーム,レーザービーム等を採用することができ、特に矩形のビームスポットが得られるスタック型半導体レーザーによるビームが好適である。   As the high-density energy beam, for example, an electron beam, a laser beam, or the like can be employed, and a beam by a stack type semiconductor laser that can obtain a rectangular beam spot is particularly preferable.

本発明によれば、鋼製曲げ成形品のプレス成形によって曲げ部の内周側に生じた引張残留応力が減少するように、上記曲げ部の外周側に対して、高密度エネルギービームの照射による焼入れを施すから、当該ビーム照射による焼入れによって曲げ部の剛性を増大させながら、曲げ部の内周側の引張残留応力を減少させることができ、よって、鋼製曲げ成形品の機械的強度及び耐久性を高めることができる。   According to the present invention, the outer peripheral side of the bent portion is irradiated with a high-density energy beam so that the tensile residual stress generated on the inner peripheral side of the bent portion by press forming of the steel bent molded product is reduced. Since quenching is performed, the tensile residual stress on the inner peripheral side of the bent portion can be reduced while increasing the rigidity of the bent portion by quenching by the beam irradiation, and thus the mechanical strength and durability of the steel bending molded product. Can increase the sex.

鋼製曲げ成形品の一例を示す平面図。The top view which shows an example of a steel bending molded product. 図1のII−II線断面図。II-II sectional view taken on the line of FIG. プレス成形後の曲げ部の残留応力分布の一例を示す図。The figure which shows an example of the residual stress distribution of the bending part after press molding. 曲げ部に対する高密度エネルギーの照射状態を示す断面図。Sectional drawing which shows the irradiation state of the high-density energy with respect to a bending part. 鋼製曲げ成形品の別の例を示す斜視図。The perspective view which shows another example of a steel bending molded product.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its use.

<実施形態1>
図1に示す本実施形態に係る鋼製曲げ成形品1は、自動車の左右の車輪(後輪)を支持するトレーリングアーム2を連結して車体左右方向に延びるトーションビームである。トレーリングアーム2は、後端部が上下に揺動するように、前端部がピボットとゴムブッシュとからなるジョイント3によって車体のリヤサイドフレームに枢支されている。トレーリングアーム2の後端部にはキャリア4が設けられている。このキャリア4が、ドライブシャフトにより回転駆動される車輪を回転自在に支持する。
<Embodiment 1>
A steel bending product 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1 is a torsion beam that extends in the left-right direction of a vehicle body by connecting a trailing arm 2 that supports left and right wheels (rear wheels) of an automobile. The trailing arm 2 is pivotally supported on the rear side frame of the vehicle body by a joint 3 having a front end portion composed of a pivot and a rubber bush so that a rear end portion swings up and down. A carrier 4 is provided at the rear end of the trailing arm 2. The carrier 4 rotatably supports a wheel that is rotationally driven by a drive shaft.

符号5はトレーリングアーム2の後部内側部分とトーションビーム1の端部後側部分と跨がるように設けられたガセットである。このガセット5にスプリング受け6が設けられている。スプリング受け6とその上方の車体の間に、車両の振動吸収機構を構成する圧縮コイルスプリングが介装される。   Reference numeral 5 denotes a gusset provided so as to straddle the rear inner portion of the trailing arm 2 and the rear end portion of the torsion beam 1. A spring receiver 6 is provided on the gusset 5. A compression coil spring that constitutes a vibration absorbing mechanism of the vehicle is interposed between the spring receiver 6 and the vehicle body above it.

図2に示すように、トーションビーム1は、断面円形の金属管(鋼管)をプレス成形して得た閉断面構造のビームである。このトーションビーム1の中間部(車体左右方向の中間部)は、上壁11及び下壁12が共に上方へ凸になった断面略逆V形状に形成されている。トーションビーム1は、基本的には、その中央部から両端に行くに従って、周長が漸次増大していくとともに、凸になった下壁12の頂部が上壁11から離れていきて、両端部では断面形状が三角形に近い形になっている。   As shown in FIG. 2, the torsion beam 1 is a beam having a closed cross-sectional structure obtained by press-forming a metal tube (steel pipe) having a circular cross section. An intermediate portion of the torsion beam 1 (an intermediate portion in the left-right direction of the vehicle body) is formed in a substantially inverted V shape in cross section in which both the upper wall 11 and the lower wall 12 are convex upward. Basically, the torsion beam 1 gradually increases in circumference as it goes from the center to both ends, and the top of the convex lower wall 12 moves away from the upper wall 11, The cross-sectional shape is close to a triangle.

トーションビーム1は、その中央部に近くなるほど、プレス成形による曲げ加工度が大きくなっている。そのため、プレス成形後のトーションビーム1の逆V字状になった部分の両下端部、すなわち、上壁11と下壁12を繋ぐ曲げ部13には大きな残留応力を生じている。   The closer the torsion beam 1 is to the center, the greater the degree of bending by press molding. Therefore, a large residual stress is generated at both lower ends of the inverted V-shaped portion of the torsion beam 1 after press molding, that is, at the bent portion 13 connecting the upper wall 11 and the lower wall 12.

ここに、プレス成形によって、曲げ部13の外周側には引張応力が働き、内周側には圧縮応力が働くから、力を抜いたときの残留応力は、外周側と内周側では、力が加わっているときとは逆の応力分布となる。すなわち、図3に示すように、外周側に圧縮残留応力(マイナス)が付与され、内周側に引張残留応力(プラス)が付与された状態になる。   Here, due to the press molding, tensile stress acts on the outer peripheral side of the bent portion 13 and compressive stress acts on the inner peripheral side. Therefore, the residual stress when the force is removed is the force on the outer peripheral side and the inner peripheral side. The stress distribution is the reverse of when stress is added. That is, as shown in FIG. 3, a compressive residual stress (minus) is applied to the outer peripheral side, and a tensile residual stress (plus) is applied to the inner peripheral side.

このような残留応力を有するトーションビーム1に、自動車の走行に伴って捩り力が繰り返し加わると、曲げ部13の内周側の引張残留応力の影響により、曲げ部の内周側から疲労破壊を生じ易くなる。   When a torsional force is repeatedly applied to the torsion beam 1 having such residual stress as the automobile travels, fatigue failure occurs from the inner peripheral side of the bent portion due to the influence of the tensile residual stress on the inner peripheral side of the bent portion 13. It becomes easy.

そこで、本実施形態では、図4に示すように、トーションビーム1の曲げ部13の外周側に対して、その外側から高密度エネルギービーム14の照射による焼入れを施す。この実施形態では、高密度エネルギービーム14を得るためにスタック型の半導体レーザー装置15を採用する。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the outer peripheral side of the bending portion 13 of the torsion beam 1 is quenched by irradiation with the high-density energy beam 14 from the outside. In this embodiment, a stack type semiconductor laser device 15 is employed to obtain the high-density energy beam 14.

この半導体レーザー装置15により、曲げ部13の外周面にレーザービームを照射しながら、照射位置をトーションビーム1の長手方向に移動させていく。これにより、曲げ部13の外周側は、レーザービームの照射によって加熱されてオーステナイト組織になる。オーステナイト化された部分は、レーザービームが通過するとトーションビーム1の内部への熱伝導により急速に冷却され、この自己冷却によりマルテンサイト変態を生ずる。当該レーザービームのビームスポットは矩形状である。従って、曲げ部13の外周側には、ビームスポットの移動により、該ビームスポットの大きさに対応する幅でトーションビーム1の長手方向に延びる焼入れ域を生ずる。   The semiconductor laser device 15 moves the irradiation position in the longitudinal direction of the torsion beam 1 while irradiating the outer peripheral surface of the bending portion 13 with the laser beam. Thereby, the outer peripheral side of the bending part 13 is heated by laser beam irradiation, and becomes an austenite structure. The austenitized portion is rapidly cooled by the heat conduction into the torsion beam 1 when the laser beam passes, and a martensitic transformation is caused by this self-cooling. The beam spot of the laser beam is rectangular. Therefore, on the outer peripheral side of the bending portion 13, a hardened region extending in the longitudinal direction of the torsion beam 1 with a width corresponding to the size of the beam spot is generated by the movement of the beam spot.

曲げ部13の外周側は、マルテンサイト変態による体積膨張によって圧縮残留応力が減少する。この外周側の圧縮残留応力の減少に伴って、曲げ部13の内周側の引張残留応力が減少する。従って、トーションビーム1は、曲げ部13の外周側の焼入れによって剛性(硬度)が高くなるとともに、曲げ部13の内周側の引張残留応力の減少により、疲労破壊を生じにくくなる。   On the outer peripheral side of the bent portion 13, the compressive residual stress decreases due to volume expansion due to martensitic transformation. As the compressive residual stress on the outer peripheral side decreases, the tensile residual stress on the inner peripheral side of the bent portion 13 decreases. Therefore, the torsion beam 1 is increased in rigidity (hardness) by quenching on the outer peripheral side of the bent portion 13 and is less likely to cause fatigue failure due to a decrease in tensile residual stress on the inner peripheral side of the bent portion 13.

ここに、トーションビーム1等の鋼製曲げ成形品の素材となる鋼材(炭素鋼)は、炭素当量が0.1%以上0.6%以下であることが好ましく、さらには、0.2%以上0.6%以下であることが好ましい。なお、「%」は「質量%」である(以下、同じ。)。   Here, the steel material (carbon steel) which is the material of the bending product of steel such as the torsion beam 1 preferably has a carbon equivalent of 0.1% or more and 0.6% or less, and more preferably 0.2% or more. It is preferable that it is 0.6% or less. “%” Means “mass%” (hereinafter the same).

マルテンサイトは、体心正方格子の鉄の結晶に炭素が侵入した固溶体であり、炭素の侵入により、y軸方向の格子定数cが伸長する。マルタンサイト変態による格子歪み率c/a(aはx軸方向の格子定数)は、c/a=1.0+0.045×C(炭素濃度%)で表される。C=0.1%であれば、c/a=1.0045である。鋼のヤング率Eは200GPa強であるから、σ=E×ε(σは応力、εは歪み量)より、σ=200GPa×0.0045=900MPaとなる。すなわち、炭素濃度が0.1%以上であれば、炭素が完全に固溶している場合、降伏応力が900MPaの高張力鋼であっても、マルテンサイト変態による塑性変形を生じて硬化することになる。   Martensite is a solid solution in which carbon has penetrated into iron crystals of a body-centered tetragonal lattice, and the lattice constant c in the y-axis direction is extended by the penetration of carbon. The lattice strain ratio c / a (a is the lattice constant in the x-axis direction) due to martensite transformation is represented by c / a = 1.0 + 0.045 × C (carbon concentration%). If C = 0.1%, c / a = 1.0045. Since the Young's modulus E of steel is a little over 200 GPa, σ = E × ε (σ is stress, ε is strain), and σ = 200 GPa × 0.0045 = 900 MPa. That is, if the carbon concentration is 0.1% or more, when the carbon is completely dissolved, even if it is a high-strength steel with a yield stress of 900 MPa, it will cause plastic deformation due to martensitic transformation and harden. become.

また、マルテンサイトは、炭素濃度が増大するに従って、硬度が高くなることが知られており、C=0.2%でHC=50程度になる。マルテンサイトはC=0.6%までは炭素の固溶で硬くなるが、それ以上に固溶しても残留オーステナイトを生成するだけであるから、炭素濃度は0.6%以下であることが好ましい。 Martensite is known to increase in hardness as the carbon concentration increases. When C = 0.2%, H R C = about 50. Martensite is hardened by the solid solution of carbon up to C = 0.6%, but even if it forms a solid solution more than that, it only produces retained austenite, so the carbon concentration may be 0.6% or less. preferable.

但し、炭素濃度が0.2%を超えると、鋼材の成形性が著しく悪化するから、その場合は、鋼製曲げ成形品の素材である鋼材はMnやSiの添加が不可欠となる。従って、当該鋼材は、上述の如く、炭素当量Ceq(=C+Si/24+Mn/6)が0.1%以上0.6%以下(或いは0.2%以上0.6%以下)であることが好ましい。また、当該鋼材は、焼入れ性向上のために、ホウ素を微量(例えば、3ppm以上25ppm以下)添加したものであることが好ましい。   However, if the carbon concentration exceeds 0.2%, the formability of the steel material is remarkably deteriorated. In this case, the addition of Mn or Si is indispensable for the steel material that is the material of the steel bending molded product. Accordingly, as described above, the steel material preferably has a carbon equivalent Ceq (= C + Si / 24 + Mn / 6) of 0.1% to 0.6% (or 0.2% to 0.6%). . Moreover, it is preferable that the said steel materials add a trace amount (for example, 3 ppm or more and 25 ppm or less) of boron for hardenability improvement.

<実施形態2>
図5に示す本実施形態に係る鋼製曲げ成形品21は、自動車の強度部材である車体フレーム(車体前後方向に延びるフレーム)である。本実施形態のフレーム21は、実施形態1と同様の炭素鋼による鋼板をプレス成形して得たものであって、ハット形断面構造のフレームである。このフレーム21は、ウェブを形成する第1平板部22と、第1平板部22の両側に続くフランジを形成する相対する第2平板部23と、各第2平板部23に続いて外側に張り出したリップを形成する第3平板部24とを備えてなる。第1平板部22と第2平板部23が交わった箇所である曲げ部25は直線状の延びる稜線26を有する。
<Embodiment 2>
A steel bending molded product 21 according to this embodiment shown in FIG. 5 is a body frame (frame extending in the longitudinal direction of the vehicle body) that is a strength member of an automobile. The frame 21 of the present embodiment is obtained by press-forming a steel plate made of carbon steel similar to that of the first embodiment, and has a hat-shaped cross-sectional structure. The frame 21 includes a first flat plate portion 22 that forms a web, an opposing second flat plate portion 23 that forms a flange that continues on both sides of the first flat plate portion 22, and an outward extension following each second flat plate portion 23. And a third flat plate portion 24 for forming a lip. A bent portion 25 which is a portion where the first flat plate portion 22 and the second flat plate portion 23 intersect has a linearly extending ridge line 26.

プレス成形後の曲げ部25は、実施形態1の曲げ部13と同じく、外周側に圧縮残留応力が付与され、内周側に引張残留応力が付与された状態になっている。   The bending part 25 after press molding is in a state in which compressive residual stress is applied to the outer peripheral side and tensile residual stress is applied to the inner peripheral side, like the bending part 13 of the first embodiment.

本実施形態では、フレーム21の機械的強度を向上させるべく、実施形態1と同様の半導体レーザー装置によって、高密度エネルギービームとしてのレーザービームを曲げ部25の外周側に照射して、この曲げ部25の外周側に焼入れを施す。   In the present embodiment, in order to improve the mechanical strength of the frame 21, a laser beam as a high-density energy beam is irradiated on the outer peripheral side of the bent portion 25 by the same semiconductor laser device as in the first embodiment, and this bent portion The outer peripheral side of 25 is quenched.

この焼入れにおいては、レーザービームの照射位置を曲げ部25の稜線26に沿ってフレーム21の長手方向に移動させるが、この移動において、矩形状のビームスポットを、稜線26を中心として、該稜線26から外れない範囲で、該第1平板部22側と第2平板部23側に交互に蛇行させる。   In this quenching, the irradiation position of the laser beam is moved in the longitudinal direction of the frame 21 along the ridge line 26 of the bending portion 25. In this movement, a rectangular beam spot is centered on the ridge line 26 and the ridge line 26 is centered. As long as it does not deviate from the above, the first flat plate portion 22 and the second flat plate portion 23 are alternately meandered.

上記ビームスポットの蛇行により、フレーム21に、曲げ部25の稜線26に沿って延び、且つ曲げ部25から第1平板部22側と第2平板部23側に交互に部分的に張り出した張出し部27aを有する焼入れ域27を生じさせる。   Due to the meandering of the beam spot, the overhanging portion that extends along the ridge line 26 of the bent portion 25 to the frame 21 and partially protrudes alternately from the bent portion 25 to the first flat plate portion 22 side and the second flat plate portion 23 side. A quench zone 27 having 27a is produced.

焼入れ域27の各張出し部27aは、フレーム21に対してその長手方向(稜線26の長手方向)に圧縮荷重が加わったときの第1平板部22及び第2平板部23各々の座屈モードの腹に対応する部位に位置付けられるようにする。   Each overhanging portion 27a of the quenching region 27 has a buckling mode of each of the first flat plate portion 22 and the second flat plate portion 23 when a compressive load is applied to the frame 21 in the longitudinal direction (longitudinal direction of the ridge line 26). Be positioned at the site corresponding to the abdomen.

従って、上記焼入れにより、フレーム21は、実施形態1と同じく、曲げ部25の外周側は硬度が高くなるとともに、この外周側の圧縮残留応力の減少に伴って、曲げ部25の内周側の引張残留応力が減少することにより、強化される。   Therefore, by the above quenching, the frame 21 becomes harder on the outer peripheral side of the bent portion 25 as in the first embodiment, and the inner peripheral side of the bent portion 25 is reduced as the compressive residual stress on the outer peripheral side decreases. It is strengthened by reducing the tensile residual stress.

加えて、焼入れ域27の第1平板部22及び第2平板部23への部分的な張出しにより、この平板部22,23に圧縮残留応力が付与される。この圧縮残留応力の付与によって幾何剛性が発現し、平板部22,23の面外剛性が上昇するため、フレー21の座屈荷重が増大する。さらに、平板部22,23に圧縮残留応力が付与されることにより、該平板部22,23の応力範囲が拡大するため、フレーム21の衝撃吸収エネルギーが増大する。   In addition, compressive residual stress is imparted to the flat plate portions 22 and 23 by partial protrusion of the quenching region 27 to the first flat plate portion 22 and the second flat plate portion 23. By applying this compressive residual stress, geometric rigidity is developed, and the out-of-plane rigidity of the flat plate portions 22 and 23 is increased, so that the buckling load of the frame 21 is increased. Furthermore, since compressive residual stress is applied to the flat plate portions 22 and 23, the stress range of the flat plate portions 22 and 23 is expanded, so that the shock absorption energy of the frame 21 increases.

また、焼入れ域27の張出し部27aは、平板部22,23の座屈モードの腹に対応する部位に位置付けられており、平板部22,23の座屈モードの腹にあたる部位の面外剛性が高くなるから、フレーム21の座屈の抑制に有利になる。   Further, the overhanging portion 27a of the quenching region 27 is positioned at a portion corresponding to the abdomen of the buckling mode of the flat plate portions 22, 23, and the out-of-plane rigidity of the portion corresponding to the abdominal of the buckling mode of the flat plate portions 22, 23 Since it becomes high, it is advantageous for suppressing buckling of the frame 21.

<その他>
上記実施形態1,2は乗り物の部品に関するが、本発明が産業機械・器具、或いは構造物に係る鋼製曲げ成形品にも適用できることはもちろんである。
<Others>
Although the said Embodiment 1, 2 is related to the components of a vehicle, it cannot be overemphasized that this invention can be applied also to the steel bending molded article which concerns on an industrial machine, an instrument, or a structure.

1 トーションビーム(鋼製曲げ成形品)
13 曲げ部
14 レーザービーム(高密度エネルギービーム)
15 レーザー装置
21 フレーム(鋼製曲げ成形品)
22 平板部(ウェブ)
23 平板部(フランジ)
25 曲げ部
26 稜線
27 焼入れ域
27a 張出し部
1 Torsion beam (steel bending product)
13 Bending part 14 Laser beam (High-density energy beam)
15 Laser equipment 21 Frame (steel bending product)
22 Flat plate (web)
23 Flat plate (flange)
25 Bending part 26 Ridge line 27 Quenching area 27a Overhang part

Claims (6)

プレス成形による曲げ部を有する鋼製曲げ成形品の製造方法であって、
上記プレス成形によって上記曲げ部の内周側に生じた引張残留応力が減少するように、上記曲げ部の外周側に対して、高密度エネルギービームの照射による焼入れを施すことを特徴とする鋼製曲げ成形品の製造方法。
A method for producing a steel bending product having a bending portion by press molding,
The steel is characterized in that the outer peripheral side of the bent portion is quenched by irradiation with a high-density energy beam so that the tensile residual stress generated on the inner peripheral side of the bent portion by the press molding is reduced. A manufacturing method for bent products.
請求項1において、
上記曲げ成形品は、パイプ状であって、上記曲げ部がパイプ長手方向に延びていることを特徴とする鋼製曲げ成形品の製造方法。
In claim 1,
The method of manufacturing a steel bent product, wherein the bent product is pipe-shaped, and the bent portion extends in a longitudinal direction of the pipe.
請求項1において、
上記曲げ成形品は、上記曲げ部は、2枚の平板部が交わってできた直線状に延びる稜線を有する曲げ部であり、
上記曲げ部の外周側に上記稜線に沿って延びる焼入れ域を生ずるように、且つ該焼入れ域が、上記曲げ部から少なくとも一方の平板部に向かって部分的に張り出した張出し部を有するように、上記高密度エネルギービームの照射を行なうことを特徴とする鋼製曲げ成形品の製造方法。
In claim 1,
The bent product is a bent portion having a linearly extending ridge line formed by the intersection of two flat plate portions,
In order to produce a quenching region extending along the ridge line on the outer peripheral side of the bending portion, and the quenching region has a projecting portion partially projecting from the bending portion toward at least one flat plate portion, Irradiating the high-density energy beam, a method for producing a steel bending product.
請求項3において、
上記焼入れ域の部分的な張出しが、上記曲げ成形品に対して上記稜線の長手方向に圧縮荷重が加わったときの上記一方の平板部の座屈モードの腹に対応する部位に位置付けられるように、上記高密度エネルギービームの照射を行なうことを特徴とする鋼製曲げ成形品の製造方法。
In claim 3,
The partial overhang of the quenching region is positioned at a portion corresponding to the antinode of the buckling mode of the one flat plate portion when a compressive load is applied to the bent molded product in the longitudinal direction of the ridgeline. A method for producing a steel bent product, wherein the irradiation with the high-density energy beam is performed.
請求項3又は請求項4において、
上記曲げ成形品に対する上記高密度エネルギービームの照射域を、上記曲げ部の稜線を中心として上記一方の平板部側と他方の平板部側に交互に蛇行させながら、上記稜線の長手方向に移動させることによって、上記焼入れ域を形成することを特徴とする鋼製曲げ成形品の製造方法。
In claim 3 or claim 4,
The irradiation area of the high-density energy beam with respect to the bent product is moved in the longitudinal direction of the ridge line while meandering alternately to the one flat plate portion side and the other flat plate portion side around the ridge line of the bent portion. A method for producing a steel bent product, wherein the quenching zone is formed.
請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
上記高密度エネルギービームとして、レーザービームを用いることを特徴とする鋼製曲げ成形品の製造方法。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
A method for producing a steel bent product, wherein a laser beam is used as the high-density energy beam.
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