特許 6075304 熱間プレス成形方法および熱間プレス成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6075304

(24)【登録日】2017年1月20日

(45)【発行日】2017年2月8日

(54)【発明の名称】熱間プレス成形方法および熱間プレス成形装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/20 20060101AFI20170130BHJP

   B21D 24/00 20060101ALI20170130BHJP

   B21D 24/04 20060101ALI20170130BHJP

【ＦＩ】

   B21D22/20 Z

   B21D22/20 H

   B21D24/00 M

   B21D24/04 F

【請求項の数】15

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-19859(P2014-19859)

(22)【出願日】2014年2月4日

(65)【公開番号】特開2014-208374(P2014-208374A)

(43)【公開日】2014年11月6日

【審査請求日】2015年6月8日

(31)【優先権主張番号】特願2013-68298(P2013-68298)

(32)【優先日】2013年3月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100113664

【弁理士】

【氏名又は名称】森岡 正往

(74)【代理人】

【識別番号】110001324

【氏名又は名称】特許業務法人ＳＡＮＳＵＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】太田 英一

(72)【発明者】

【氏名】村田 篤信

(72)【発明者】

【氏名】松島 悟

【審査官】 石川 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０１４００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９２４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４７９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０６９５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４６８１４９２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４８９９５２９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５０１１５３１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１１−０５０９７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ２２／２０

Ｂ２１Ｄ ２２／２６

Ｂ２１Ｄ ２４／００

Ｂ２１Ｄ ２４／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼板をオーステナイト変態温度（Ａｃ_３点）以上の初期温度に加熱する加熱工程と、
成形凹部を有するダイと該成形凹部に対応する成形凸部を有するパンチとの間に該鋼板を配置する配置工程と、
該パンチを内挿するブランクホルダと該ダイとにより保持された該鋼板を、該ダイの成形凹部と該パンチの成形凸部を近接させることにより所望形状にプレス成形する成形工程とを備え、
該ダイと該ブランクホルダにより保持されていたフランジ部の内周縁域から立ち上がる側部と該側部から連なる頭部とを有する成形部を備えたプレス成形品を得る熱間プレス成形方法であって、
さらに、前記側部の少なくとも一部になり得る前記鋼板の特定領域を、前記加熱工程の終了後で前記成形工程の開始前または開始時近傍の一時期である特定時期に冷却する冷却工程を備え、
該成形工程は、前記ダイと前記ブランクホルダで前記鋼板のフランジ領域を挟圧せずに前記プレス成形を行う非挟圧成形工程であることを特徴とする熱間プレス成形方法。

【請求項2】

前記鋼板の特定領域は、少なくとも前記成形工程の開始時に前記ダイおよび前記パンチのいずれにも接触していない非接触領域である請求項１に記載の熱間プレス成形方法。

【請求項3】

前記冷却工程は、前記特定領域へ冷媒を供給する冷媒供給工程または該特定領域へ冷体を接触させる冷体接触工程である請求項１または２に記載の熱間プレス成形方法。

【請求項4】

前記配置工程は、前記加熱工程後の鋼板を前記ダイ、前記パンチおよび前記ブランクホルダのいずれにも接触させずに保持する非接触保持工程である請求項１〜３のいずれかに記載の熱間プレス成形方法。

【請求項5】

前記冷却工程は、該鋼板の特定領域をマルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）よりも高い特定温度にする工程であり、
前記成形工程は、該成形工程の終了時に少なくとも前記成形部を該Ｍｓ点よりも低い終了温度にする工程である請求項１〜４のいずれかに記載の熱間プレス成形方法。

【請求項6】

前記非挟圧成形工程は、前記鋼板のフランジ領域において前記ダイと前記ブランクホルダとの間に該鋼板の板厚より大きいな間隙を設定して前記プレス成形を行う間隙成形工程である請求項１〜５のいずれかに記載の熱間プレス成形方法。

【請求項7】

前記間隙成形工程は、前記ダイと前記ブランクホルダとの間に、前記鋼板の板厚（ｔ）よりも大きい高さ（ｈ）を有するディスタンスブロックを介在させてなされる請求項６に記載の熱間プレス成形方法。

【請求項8】

前記間隙成形工程は、前記ダイと前記ブランクホルダの間隙と前記鋼板の板厚との差であるクリアランス量（ｃ）を０．３〜１ｍｍとする請求項６または７に記載の熱間プレス成形方法。

【請求項9】

さらに、前記間隙成形工程後に前記間隙をなくし、前記鋼板のフランジ領域を前記ダイと前記ブランクホルダとにより挟圧して前記フランジ領域に生じた皺を圧潰する圧潰工程を備える請求項８に記載の熱間プレス成形方法。

【請求項10】

前記圧潰工程は、前記ダイまたは前記パンチの停止位置近傍で前記ブランクホルダの移動を拘束して、前記フランジ領域を該ダイと該ブランクホルダにより強圧する強圧工程である請求項９に記載の熱間プレス成形方法。

【請求項11】

成形凹部を有するダイと、
該成形凹部に対応する成形凸部を有するパンチと、
該パンチを内挿するブランクホルダと、
該ダイまたは該パンチを駆動して該成形凹部と該成形凸部を近接させる駆動手段とを備え、
該ダイと該ブランクホルダにより保持されたフランジ部の内周縁域から立ち上がる側部と該側部から連なる頭部とを有する成形部を備えたプレス成形品をオーステナイト変態温度（Ａｃ_３点）以上に加熱した鋼板から得る熱間プレス成形装置であって、
さらに、前記側部の少なくとも一部となり得ると共に前記成形凹部の開口周縁域と前記成形凸部の頭頂周縁域との間にできる縁間域に沿った前記加熱した鋼板の特定領域を冷却し得る冷却手段を備え、
該冷却手段は、前記ブランクホルダの内周側に形成された環状の段部に収容されて前記パンチの外周側に配設されることを特徴とする熱間プレス成形装置。

【請求項12】

前記冷却手段は、前記特定領域へ冷媒を供給し得る冷媒供給管からなる請求項１１に記載の熱間プレス成形装置。

【請求項13】

さらに、前記ブランクホルダの上端平面側に出没可能に設けられ、前記鋼板を保持し得る保持ピンを有する請求項１１または１２に記載の熱間プレス成形装置。

【請求項14】

前記冷却手段は、前記特定領域へ接触し得る冷体からなる請求項１１に記載の熱間プレス成形装置。

【請求項15】

さらに、前記フランジ部となり得る前記鋼板のフランジ領域から前記ダイまたは前記ブランクホルダへの抜熱を抑制する抜熱抑制手段を有する請求項１１〜１４のいずれかに記載の熱間プレス成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼板を熱間プレス成形したプレス成形品と、その製造に適した熱間プレス成形方法および熱間プレス成形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車、家電、家具・雑貨等の各種分野で、プレス成形した製品（「プレス成形品」という。）が多用されている。プレス成形品は、通常、ダイの周縁部とブランクホルダ（「皺押さえ」等ともいう。）により挟持された金属板を、ダイの成形凹部とパンチの成形凸部の間で展伸または延伸させ、その金属板を所望形状に塑性変形させることにより得られる。

【0003】

このようなプレス成形を行うことにより、複雑な形状の部材も効率的に量産可能となる。しかし、深絞り成形品のように金属板の塑性変形量が大きいものを熱間プレス成形により製造する場合、特定の局部に割れや破損等が生じ易くなり成形性が低下する。この成形性を向上させるために種々の提案がなされており、例えば、下記の特許文献に関連する記載がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許４６８１４９２号公報

【特許文献2】特許４８９９５２９号公報

【特許文献3】特許５０１１５３１号公報

【特許文献4】特開２０１１−５０９７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１は、成形開始時の鋼板の温度を６００℃以下、その成形終了時の鋼板の温度をマルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）以上として成形を完了し、その後、金型を利用して抜熱することにより焼入れも同時に行う熱間プレス成形方法を提案している。しかし、加熱された鋼板は成形中に金型と部分的に接触して温度分布をもつようになるため、成形前の鋼板全体の温度を制御しても、所望する成形性の向上は図れない。特に、成形中の変形量は鋼板の部位によって異なるため、鋼板の温度分布次第で却って成形性が低下し得る。

【0006】

特許文献２は、フランジ部およびパンチの頂部を電熱ヒータで１５０℃に加熱すると共に、パンチの角Ｒ部およびダイの角Ｒ部を冷媒で−２０℃に冷却して、フェライト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ ＳＵＳ４３０）を温間成形する方法を提案している。これにより、破断や割れ等を生じ易いパンチの角Ｒ部やダイの角Ｒ部における耐力を増加させ、フランジ部や頂部を優先的に変形させることにより、成形性の向上を図っている。

【0007】

しかし、鋼板を電熱ヒータで高温（例えば４５０℃以上）まで加熱することは困難であるため、上記の方法は鋼板の熱間プレス成形には適さない。また、一般的な熱間プレス成形方法の場合、高温に加熱された鋼板は、成形中にパンチの角Ｒ部やダイの角Ｒ部と接触して冷却され、元々特許文献２で提案しているような温度分布になるのが通常である。従って、特許文献２のような成形方法では、鋼板を熱間プレス成形するときの成形性をさらに向上させることはできない。

【0008】

特許文献３は、誘導加熱コイルにより直接加熱と冷媒の直接接触による冷却とを組み合わせたマグネシウム合金板の温間深絞り加工を行うことにより、その限界絞り比を向上させ得ることを提案している。しかし、この方法も特許文献２の場合と同様に、鋼板を高温まで加熱することは現実的ではなく、冷却方法も特殊であるため、一般的な鋼板の熱間プレス成形へ適用することは困難である。

【0009】

特許文献４は、サーボダイクッション機構を用いてダイおよびダイクッション（ブランクホルダ）を等速移動させることにより、成形開始から成形終了直前までの間、ダイおよびダイクッション（ブランクホルダ）と加熱された鋼板（素材）を非接触状態としつつ、熱間プレス成形することを提案している。これにより、熱間プレス成形中における皺押さえ部の温度低下を緩和し、皺押さえ部から絞り部への材料流入を増加させて成形性の向上を図っている。また、下死点の直前では、停止させたダイクッションとダイとにより、皺押さえ部を挟圧して、フランジ皺およびボディ皺を消滅させ、下死点で金型抜熱によるクエンチ（焼き入れ）を行う旨が特許文献４に記載されている。

【0010】

しかし、特許文献４のような皺押さえ部（フランジ部）の温度低下のみを緩和しても、成形性の大幅な向上は望めない。また、サーボダイクッション機構によるクリアランス制御は容易ではなく、成形速度の向上も望めない。さらに、下死点近傍でダイとダイクッションの連動を停止して皺押さえ部を挟圧しても、一般的にダイクッションとダイの挟圧力はプレス圧力の１／５〜１／１０程度であるため、特許文献４のような方法では、フランジ皺を十分に消滅させることはできない。

【0011】

本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、鋼板を熱間プレス成形する際の成形性を高めることができる熱間プレス成形方法、それに適した熱間プレス成形装置およびそれらを用いて得られるプレス成形品を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、少なくとも成形初期に金型と非接触なため金型によって冷却されず、高温で軟質な状態のまま成形に供される特定領域を部分的に冷却することを着想し、これにより実際に成形性が大幅に向上することを確認した。この成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。

【0013】

《熱間プレス成形方法》
（１）本発明の熱間プレス成形方法は、鋼板をオーステナイト変態温度（Ａｃ_３点）以上に加熱する加熱工程と、成形凹部を有するダイと該成形凹部に対応する成形凸部を有するパンチとの間に該鋼板を配置する配置工程と、該パンチを内挿するブランクホルダと該ダイとにより保持（または挟持）された該鋼板を、該ダイの成形凹部と該パンチの成形凸部を近接させることにより所望形状にプレス成形する成形工程とを備え、該ダイと該ブランクホルダにより保持（または挟持）されていたフランジ部の内周縁域から立ち上がる側部と該側部から連なる頭部とを有する成形部を備えたプレス成形品を得る熱間プレス成形方法であって、さらに、前記側部の少なくとも一部になり得る前記鋼板の特定領域を、前記加熱工程の終了後で前記成形工程の開始前または開始時近傍の一時期である特定時期に冷却する冷却工程を備え、該成形工程は、前記ダイと前記ブランクホルダで前記鋼板のフランジ領域を挟圧せずに前記プレス成形を行う非挟圧成形工程であることを特徴とする。

【0014】

（２）本発明の熱間プレス成形方法（適宜「成形方法」という。）では、プレス成形品の側部（または壁部、側壁部、縦壁部等ともいう。）の少なくとも一部となり得る高温加熱した鋼板の特定領域を、成形工程の終了前の特定時期に冷却している。これにより、従来よりも成形性が大幅に向上し、例えば、成形高さ（または成形深さ）の大きなプレス成形品等も割れや破断等を生じることなく成形できる。従って本発明の成形方法を用いれば、プレス成形品の歩留りや生産性の向上等の他、成形自由度の大幅な拡大も図ることができる。

【0015】

（３）本発明の成形方法により、高い成形性が得られる理由は次の通りである。成形工程の終了前に冷却する鋼板の特定領域は、成形凹部の開口周縁域（角曲部域、角Ｒ部域ともいう。）と成形凸部の頭頂周縁域（角曲部域、角Ｒ部域または肩部域ともいう。）との間にできる縁間域に沿った領域である。具体的にいうと、特定領域は、少なくとも成形工程の初期（開始時）において、成形凹部の開口周縁域と成形凸部の頭頂周縁域の間に跨がる架橋領域またはダイおよびパンチのいずれとも直接的または実質的に接触（密接）していないような非接触領域である。このような特定領域は、少なくとも成形工程の初期において高温な軟化状態が維持されており、その変形抵抗は小さくなっている。

【0016】

逆にいうと、その特定領域以外の領域、例えば、その両端側にある端部領域は、通常、鋼板がダイの成形凹部の開口周縁域やパンチの成形凸部の頭頂周縁域と直接接触して冷却され、低温な硬化状態となっており、その変形抵抗は大きくなっている。しかも、このような端部領域は、ダイやパンチの各周縁域と成形中に接触することによる摩擦抵抗も受ける。

【0017】

このような状態下で鋼板のプレス成形を行うと、低温で硬化状態にある端部領域は、摩擦抵抗も影響して、かなり変形し難くなっている。このため、鋼板に作用する変形力（特に引張力）は、高温で軟化状態にある低強度な特定領域に集中し、この特定領域が最も変形（つまり延伸）され易くなる。その結果、従来の熱間プレス成形方法では、成形高さ等を大きくすると、鋼板の特定領域ひいてはプレス成形品の側部に変形が偏在し、その部分の肉厚が薄くなるか、割れや破断等を生じることが多かったと考えられる。

【0018】

これに対して本発明では、成形工程の終了前の適時（特定時期）に、その特定領域を冷却して、その特定領域を硬化させている。その結果、成形中に作用する変形力が特定領域以外にも分散するようになり、その部分における薄肉化、割れ、破断等の発生を大幅に抑制できるようになったと考えられる。特に、冷却後の特定領域の温度を適切に調整すれば、その特定領域の変形抵抗を、その周辺領域の変形抵抗（摩擦抵抗を含む）よりも大きくすることができる。これにより、特定領域よりもその周辺領域の方を優先的に変形させ易くすることも可能となる。この場合、例えば、周辺領域（フランジ部に対応する領域、頭部に対応する領域）から特定領域（側部に対応する領域）への材料流入（または塑性流動）も生じ易くなる。

【0019】

こうして本発明の成形方法によれば、成形中の変形（特に延伸）領域（部分）が、局所（特定領域または側部）に集中せず広範囲（周辺領域またはフランジ部、頭部）に分散する結果、薄肉化、割れ、破断等を生じずに、成形高さ等の大きなプレス成形品を歩留り良く成形できるようになった。

【0020】

《熱間プレス成形装置》
本発明は熱間プレス成形方法としてのみならず、その実施に適した熱間プレス成形装置（適宜「成形装置」という。）としても把握できる。すなわち本発明は、成形凹部を有するダイと、該成形凹部に対応する成形凸部を有するパンチと、該パンチを内挿するブランクホルダと、該ダイまたは該パンチを駆動して該成形凹部と該成形凸部を近接させる駆動手段とを備え、該ダイと該ブランクホルダにより挟持されたフランジ部の内周縁域から立ち上がる側部と該側部から連なる頭部とを有する成形部を備えたプレス成形品をオーステナイト変態温度（Ａｃ_３点）以上に加熱した鋼板から得る熱間プレス成形装置であって、さらに、前記側部の少なくとも一部となり得ると共に前記成形凹部の開口周縁域と前記成形凸部の頭頂周縁域との間にできる縁間域に沿った前記加熱した鋼板の特定領域を冷却し得る冷却手段を備え、該冷却手段は、前記ブランクホルダの内周側に形成された環状の段部に収容されて前記パンチの外周側に配設されることを特徴とする熱間プレス成形装置としても把握できる。

【0021】

《プレス成形品》
さらに本発明は、上述した熱間プレス成形方法や熱間プレス成形装置としてのみならず、それらを用いて得られたプレス成形品（適宜「成形品」という。）としても把握できる。本発明に係る成形品は、成形凹部を有するダイと該成形凹部に対応する成形凸部を有するパンチと該パンチを内挿するブランクホルダとにより鋼板を熱間プレス成形して得られるプレス成形品であって、前記ダイと前記ブランクホルダにより挟持されたフランジ部と該フランジ部の内周縁域から立ち上がる側部と該側部から連なる頭部とを有する成形部を備え、該側部を除く領域において、最大肉厚（ｔ１）と最小肉厚（ｔ２）の肉厚差（Δｔ＝ｔ１−ｔ２）の該最大肉厚に対する割合により指標される成形比（１００×Δｔ／ｔ１）が１５％以上ともなる。

【0022】

この成形比は１２％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上さらには３０％以上ともなり得る。成形比の上限値に特別な限定はない。なお、本発明に係る肉厚の測定は、鋼板の中心線上（特に短手方向の中心線上）で行うこととする。

【0023】

《本発明の拡張》
上述した内容を踏まえて、本発明は、その範囲を次のように拡張することができる。
（１）板材は、鋼板に限らず、アルミニウム系板、マグネシウム系板、チタン系板等の金属板でもよい。また、板材の加熱温度は、熱間加工温度以下（Ａｃ_３点以下さらには再結晶温度以下）とすることもでき、いわゆる熱間プレス成形に限らず、温間プレス成形でもよい。なお、本明細書でいう「〜系」とは、その純金属またはその合金を意味する。また板材の種類により本明細書でいう焼入れ等は適宜、溶体化処理等と言い換えられる。

【0024】

（２）冷却工程や冷却手段により冷却する領域（または部位）は、上述した特定領域に限らず、成形中の変形抵抗を増加させたい対象領域にまで拡張することができる。これにより成形中の塑性流動の分散化が可能となり、極端な薄肉化、割れ、破断等のないプレス成形品の製造が容易となって、成形性が向上し得る。なお、加熱された板材が成形中に金型と接触する部分は、通常、金型（ポンチまたはダイ）により抜熱されて冷却される。従って上記の対象領域は、少なくとも成形初期において金型との非接触領域であると好ましい。

【0025】

（３）従って、上述した冷却工程は、例えば、加熱工程の終了後で成形工程の終了前の少なくとも一時期である特定時期に、加熱した金属板の任意な領域を冷却する工程とすることができる。また上述した冷却手段は、例えば、単に加熱した金属板の特定領域を冷却し得る手段とすることができる。ここで加熱した金属板は、Ａｃ_３点以上に加熱した鋼板であると好ましい。

【0026】

《その他》
（１）鋼板と金型（ダイ、ブランクホルダまたはパンチ）との「接触」は、加熱された鋼板から金型へ熱伝達がされて、熱間プレス成形性に影響を与えるほどに鋼板の温度が低下（降温）する程度か否かにより判断する。従って本明細書でいう「接触」は、適宜、「密接」と換言することができる。

【0027】

（２）特に断らない限り本明細書でいう「ｘ〜ｙ」は下限値ｘおよび上限値ｙを含む。本明細書に記載した種々の数値または数値範囲に含まれる任意の数値を新たな下限値または上限値として「ａ〜ｂ」のような範囲を新設し得る。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1A】本発明の熱間プレス成形装置に係る一形態を示す模式断面図である。

【図1B】それにより熱間プレス成形を行う様子を示す説明図である。

【図2】本発明の熱間プレス成形装置に係る別形態を示す模式断面図である。

【図3A】従来の熱間プレス成形装置を示す模式断面図である。

【図3B】それにより熱間プレス成形を行う様子を示す説明図である。

【図4A】本発明に係る熱間プレス成形装置を用いて製造したプレス成形品の一例を示す写真である。

【図4B】従来の熱間プレス成形装置を用いて製造したプレス成形品の一例を示す写真である。

【図5A】ディスタンスブロックを配置した熱間プレス成形装置を示す模式断面図である。

【図5B】その成形装置により熱間プレス成形（前成形）を行う様子を示す説明図である。

【図5C】その成形装置からディスタンスブロックを除去する様子を示す説明図である。

【図5D】ストッパーブロックを配置して皺を圧潰する様子を示す説明図である。

【図6】ディスタンスブロックを配置して熱間プレス成形したときのクリアランス量と成形（限界）深さの関係を示す分散図である。

【図7A】鋼板の架橋領域の冷却とそのフランジ領域の降温抑制との両方を行って熱間プレス成形したプレス成形品を示す写真である。

【図7B】その架橋領域の冷却のみを行って熱間プレス成形したプレス成形品を示す写真である。

【図7C】それらのいずれも行わずに熱間プレス成形したプレス成形品を示す写真である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本明細書で説明する内容は、成形方法や成形装置のみならず、それらを用いて得られたプレス成形品にも該当し得る。方法に関する構成要素は、プロダクトバイプロセスクレーム等として理解すれば物（成形装置やプレス成形品）に関する構成要素ともなり得る。上述した本発明の構成要素に、本明細書中から任意に選択した一つまたは二つ以上の構成要素を付加し得る。いずれの実施形態が最良であるか否かは、対象、要求性能等によって異なる。

【0030】

《鋼板》
本発明に係る鋼板は、炭素（Ｃ）を含有した鉄合金からなる限り、その種類を問わない。つまり鋼板は、一般的な炭素鋼板でも、合金鋼板でも、ステンレス鋼板（特にマルテンサイト系ステンレス鋼板）等でもよい。その含有炭素量（Ｃ量）も問わないが、通常はαフェライトの固溶上限である０．０２質量％（適宜単に「％」という。）からオーステナイトの固溶上限である２．１４％の範囲内である。特に焼入れ性や靱性等を考慮して、鋼板全体を１００％としたときにＣ量は０．１５〜０．８％さらには０．２〜０．７％であると好ましい。また鋼板は、焼入れを促進する合金元素（Ｃｒ、Ｍｏ等）を含有していると好ましい。ちなみに、本発明の成形方法を用いれば、高張力鋼板等の高強度な鋼板（高Ｃ量の鋼板）でも、成形高さ等の大きな成形が可能となる。

【0031】

《金型》
加熱した鋼板を熱間プレス成形する金型の具体的な形態は問わない。本発明に係る金型は、ダイ（上型または下型ともいう。）とパンチ（下型または上型ともいう。）を備えれば足る。また、本発明に係るブランクホルダ（皺押さえともいう。適宜ダイクッションを含む。）は、鋼板をプレス成形する際に、成形部の外周囲（フランジ部）を保持できれば足りる。ダイとパンチは、少なくともどちらかが駆動されれば足る。

【0032】

《成形方法》
（１）加熱工程
本発明に係る加熱工程は、鋼板をオーステナイト変態温度（Ａｃ_３点）以上に加熱する工程である。加熱方法は問わず、炉内加熱でも、高周波加熱等でもよい。加熱温度がＡｃ_３点以上であると、成形時に金型抜熱がなされ、成形終了と同時に焼入れを完了させること（ダイレクト成形）も可能となる。

【0033】

（２）配置工程
本発明に係る配置工程は、加熱工程で加熱した鋼板をダイとパンチの間に配置する工程である。このとき、鋼板がダイまたはパンチに接触すると、その接触部から鋼板は抜熱され、その接触部の温度が降下して鋼板全体の成形性に悪影響を与え得る。そこで、少なくとも本発明に係る冷却工程前の配置工程は、鋼板全体がほぼ均一的な温度となるように、加熱工程後の鋼板をダイ、パンチおよびブランクホルダのいずれにも実質的に接触（密接）させずに保持する非接触保持工程であると好ましい。

【0034】

（３）冷却工程（冷却手段）
本発明に係る冷却工程は、加熱された鋼板をそのまま成形すると、高温な軟化状態のまま延伸（塑性変形）されて割れ等を生じ易い部分（危険部）を、局所的に冷却して、その部分をより低温な硬化した状態にする工程である。

【0035】

冷却工程は、加熱工程の終了後で成形工程の終了前の少なくとも適切な一時期（特定時期）になされれば足り、そのタイミング、冷却時間、冷却温度等までは問わない。もっとも、成形中に冷却対象である特定領域はその形態が変化し得るため、特定領域を定め易い成形工程の開始前またはその開始時近傍で冷却工程を行うと好ましい。

【0036】

特定領域を冷却する具体的な方法は問わない。例えば、冷却工程は、特定領域へ冷媒を供給する冷媒供給工程でもよいし、特定領域へ冷体（例えば当て金）を接触させる冷体接触工程でもよい。冷媒供給工程は、例えば、パンチの外周側に配設した冷媒供給管（冷却手段）から冷媒（気体または液体）を特定領域へ供給（噴出または流出）することにより行える。冷体接触工程で用いる冷体も、例えば、パンチの外周側に配設するとよい。なお、冷媒供給管や冷体は、冷却工程時以外（例えば、成形工程中）は、鋼板に接触、干渉等しない状態で金型内（例えば、ダイ内またはブランクホルダ内）に収納されると好適である。

【0037】

冷媒供給管から供給する冷媒の種類、供給量、向き、温度、供給時間等、または冷体の種類（材質）、熱容量、接触前温度、接触時間等は適宜調整される。これにより、特定領域を含む広い領域で、加熱された鋼板を所望する温度分布（例えば、異なる領域間で１０〜４５０℃の温度差を設けること）とすることも可能となる。このような冷媒は、例えばエアであると経済的である。またエア等の流体を噴射して冷却手段を構成する場合、その噴射穴（孔）の位置、大きさ（開口径）、向き、冷媒温度等は適宜調整され得る。

【0038】

なお、冷却工程で特定領域がＭｓ点以下に過冷されると、成形前に特定領域が焼入れされてしまい、逆に成形性が低下してしまう。そこで本発明に係る冷却工程は、鋼板の特定領域をマルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）よりも高い特定温度にする工程であると好ましい。

【0039】

（４）成形工程
本発明に係る成形工程は、上述した冷却工程により特定領域が冷却された鋼板を、パンチを内挿するブランクホルダとダイとにより保持して、ダイの成形凹部とパンチの成形凸部を近接させることにより所望形状にプレス成形する工程である。冷却工程がなされる限り、成形開始から成形終了までの間、加熱された鋼板のフランジ領域はブランクホルダとダイにより直接的に挟持されたままでもよい。

【0040】

しかし、熱間プレス成形性をさらに高めるために、冷却される特定領域へ、その周囲にあるフランジ領域（成形凹部の開口周縁域の外周領域）から材料流入し易いほど好ましい。そこで本発明に係る成形工程は、フランジ部となり得る鋼板のフランジ領域からダイまたはブランクホルダへの抜熱を抑制しつつプレス成形を行う抜熱抑制成形工程であると好適である。また後述する本発明の熱間プレス成形装置なら、その抜熱を抑制する抜熱抑制手段を有すると好適である。これらにより、鋼板のフランジ領域の温度低下ひいては硬化が抑制され、鋼板のフランジ領域から特定領域への材料流入量が増加し、成形性がさらに向上し得る。

【0041】

ちなみに、本発明者が鋭意研究したところ、上述したように特定領域の冷却と共にフランジ領域の降温抑制を同時期に行うことにより、両者を個別に行った場合よりも遥かに高い成形性を得ることができた。これは次のように考えることができる。先ず、本発明に係る冷却工程により特定領域が冷却されて成形深さ（高さ）が大幅に増大する結果、フランジ領域から特定領域へ材料流入する時間も長くなる。次に、特定領域は冷却されて硬化状態である一方、フランジ領域は降温抑制されて軟化状態となっており、フランジ領域から特定領域へ材料流入がし易い状況となっている。これらのことが相乗的に作用することにより、特定領域の冷却とフランジ領域の降温抑制とによる相加的な効果を超えて、成形深さが顕著に大きい熱間成形品を得ることが可能になったと考えられる。

【0042】

いずれにしても本発明によれば、ダイレクト成形する場合でも、従来よりも遙かに成形深さ（成形高さ）の大きな熱間成形品を得ることが可能となり、熱間成形品の適用範囲を大幅に拡大できる。なお、本発明の熱間プレス成形方法は、上述した作用効果からもわかるように、材質や加熱温度を問わず、加熱された板材のプレス成形に広く適用できることを断っておく。

【0043】

ところで、加熱された鋼板のフランジ領域から金型（ダイおよびブランクホルダ）への抜熱を抑制して、フランジ領域の降温を抑制する方法は種々考えられる。例えば、フランジ領域に接触し得る金型領域にヒーター等を埋め込んで、鋼板のフランジ領域を加熱または保温してもよい。また、成形速度を高めて鋼板のフランジ領域と金型との接触時間（ひいては抜熱時間）を実質的に短縮して、フランジ領域の降温抑制を図ってもよい。この場合、例えば、１分間あたりのショット回数（成形回数）を１０ｓｐｍ（shot per minute）以上、１５ｓｐｍ以上さらには２０ｓｐｍ以上とすると好ましい。

【0044】

この他、成形期間の少なくとも一部で、金型と鋼板のフランジ領域とを非接触状態または非密接状態とすることにより、その降温抑制を簡素かつ効率よく行うことができる。そこで本発明に係る抜熱抑制成形工程は、例えば、ダイとブランクホルダとで鋼板のフランジ領域を挟圧せずにプレス成形を行う非挟圧成形工程であると好適である。

【0045】

このような非挟圧成形工程は、種々の方法によりなし得る。例えば、フランジ領域で鋼板と金型が接触しないように、ダイとブランクホルダをサーボ機構により駆動制御してもよい。また、ダイとブランクホルダの間にディスタンスブロックを配置してもよい。この場合、ディスタンスブロックの厚み調整により、鋼板のフランジ領域において、ダイとブランクホルダのクリアランスを容易に制御できる。また、ディスタンスブロックを配置するだけであるため、簡素であり、高速成形にも十分に対応可能である。そこで本発明に係る非挟圧成形工程は、ディスタンスブロック等を用いて、鋼板のフランジ領域においてダイとブランクホルダとの間に鋼板の板厚より大きいな間隙を設定してプレス成形を行う間隙成形工程であると好適である。

【0046】

但し、ディスタンスブロック等を用いて間隙成形工程を行うと、鋼板のフランジ領域がダイとブランクホルダによって皺押さえされないこととなり、少なくともプレス成形品のフランジ部に皺（いわゆるフランジ皺）が発生し易い。フランジ皺が生じても、成形部に皺（いわゆるボディ皺）が発生していなければ問題でない場合もあるが、通常は、フランジ皺は解消されているほど好ましい。そこで本発明では、間隙成形工程後に、ディスタンスブロックの除去等により、その間隙をなくして、鋼板のフランジ領域をダイとブランクホルダとにより挟圧してフランジ領域に生じた皺（フランジ皺）を圧潰する圧潰工程をさらに備えると好適である。

【0047】

そして、そのフランジ皺を確実に減少または消滅させるために、圧潰工程は、ダイまたはパンチの停止位置近傍（下死点または上死点の近傍）でブランクホルダの移動を拘束して、鋼板のフランジ領域（またはプレス成形品のフランジ部）をダイとブランクホルダとにより強圧する強圧工程であると好ましい。

【0048】

なお、停止位置近傍におけるブランクホルダ（ダイクッション）の拘束は、例えば、ブランクホルダとそれを載置している基礎（ベースプレート等）の間に、適当な高さのブロック（ストッパーブロック）を介装することによりなし得る。この場合、ブランクホルダがストッパーブロックに当接して停止すると、ダイとブランクホルダとにより挟持されているフランジ部にダイクッション圧力を遙かに超えるプレス圧力が作用し、フランジ皺はより確実に消滅し得る。

【0049】

（５）焼き入れ
成形と同時に焼入れを完了する場合、加熱工程で鋼板をＡｃ_３点以上の初期温度に加熱すると共に、成形工程の終了時には少なくとも側部および頭部からなる成形部をＭｓ点よりも低い終了温度にする必要がある。好ましい初期温度や終了温度は、鋼板の組成や成形部の形態等により異なる。例えば、初期温度は８５０℃以上さらには９００℃以上であり、終了温度は４００℃以上さらには４５０℃以上であると好ましい。

【0050】

ちなみに本発明では、プレス成形品の組織は問わないが、その全体が焼入れ組織からなると、その高強度化を図れて好ましい。プレス成形品を別途熱処理することも考えられるが、上述したようにプレス成形時の鋼板温度（さらには冷却速度）等を制御することにより、成形と同時に熱処理（焼入れ）を行うと効率的である。なお、本発明でいう焼入れ組織は、マルテンサイト組織単相である場合に限らず、適宜、ベイナイト組織、フェライト組織、セメンタイト組織等を含む混合組織でも良い。また、焼入れされたプレス成形品は、適宜、焼戻しがなされると好ましい。

【0051】

《熱間プレス成形装置》
（１）先ず、従来の熱間プレス成形装置（単に「成形装置」という。）Ｐ３を図３Ａに示した。成形装置Ｐ３は、成形金型を構成するダイ１およびパンチ２と、ダイ１に対向して配設されたブランクホルダ３３と、ブランクホルダ３３を上下動可能に支持するダイクッション８と、ダイクッション８を支持するベース９とからなる。なお、パンチ２はベース９に固定されている。

【0052】

ダイ１は、開口周縁域が角曲部（角Ｒ部）１１ａとなった成形凹部１１を有する。パンチ２は、頭頂周縁域が角曲状（角Ｒ状）の肩部２１ａとなった成形凸部２１を有する。ダイ１とパンチ２が上下方向に相対移動することにより、成形凹部１１と成形凸部２１は遊嵌状態となる。なお、成形装置Ｐ３の場合、鋼板Ｗはロボットアーム（図略）等により把持されて、ダイ１とパンチ２またはブランクホルダ３３との間に配置される（配置工程）。

【0053】

この成形装置Ｐ３のダイ１およびパンチ２により、加熱した鋼板Ｗが熱間プレス成形される様子を図３Ｂに示した。成形装置Ｐ３では、先ず、ダイ１が上方から油圧プレス機（駆動手段）により駆動されて下降する。このダイ１の下降に伴い、ダイ１の下端平面１２とブランクホルダ３３の上端平面３３２との間で鋼板Ｗが挟持される。この鋼板Ｗの挟持部分（Ｗａ）が最終的に得られるプレス成形品Ｆ’のフランジ部Ｆａ’となる。

【0054】

鋼板Ｗが挟持された状態でダイ１がさらに下降すると、ブランクホルダ３３はダイ１によって押し下げられ、ダイクッション８に沿って下降する。このブランクホルダ３３の下降に連動して、パンチ２の成形凸部２１がダイ１の成形凹部１１へ向けて相対的に移動を始める。そしてパンチ２の成形凸部２１の頭頂面２１ｂがブランクホルダ３３の上端平面３３２とほぼ面一になる直前で、頭頂面２１ｂに連なる成形凸部２１の肩部２１ａが鋼板Ｗと接触する。この接触状態のまま、成形凸部２１は成形凹部１１へ相対的に突入していき、最終的に肩部２１ａと接触していた鋼板Ｗの部分（Ｗｅ）がプレス成形品Ｆ’の隅部Ｆｅ’となる。

【0055】

鋼板Ｗは、肩部２１ａとの接触に連動して、成形凹部１１の角曲部１１ａにも接触する。この状態のまま、成形凸部２１が成形凹部１１へ相対的に突入していくと、最終的に角曲部１１ａと接触していた鋼板Ｗの部分（Ｗｄ）がプレス成形品Ｆ’の角部Ｆｄ’となる。

【0056】

成形凸部２１の成形凹部１１への突入が進行するにつれて、鋼板Ｗには、角曲部１１ａと肩部２１ａとの間（縁間域）を架橋する架橋領域Ｗｃ’（特定領域）が形成される。この架橋領域Ｗｃ’が最終的にプレス成形品Ｆの側部（縦壁部）Ｆｃ’となる。図３Ｂからわかるように、架橋領域Ｗｃ’は、成形中にダイ１およびパンチ２と接触しない非接触領域であるため、他のフランジ領域Ｗａ、角領域Ｗｄおよび隅領域Ｗｅよりも高温な軟化状態となっており、変形抵抗が低下している。しかも架橋領域Ｗｃ’は、成形凸部２１が成形凹部１１へ進行するにつれて、他の頭頂領域Ｗｂ（プレス成形品Ｆ’の頭部Ｆｂ’となる部分）等よりも、大きく変形（延伸）させられ易い部分である。こうして従来の成形装置Ｐ３では、架橋領域Ｗｃ’に塑性変形が集中し、それに対応したプレス成形品Ｆの側部Ｆｃ’で割れや破断等を生じ易かった。

【0057】

（２）次に、本発明に係る一実施形態である成形装置Ｐ１を図１Ａに示した。図３Ａに示した成形装置Ｐ３と同様な部分には、同符号を付して詳細な説明を省略した（以下、同様）。成形装置Ｐ１は、保持ピン４とエア配管５を備える点で成形装置Ｐ３と異なる。

【0058】

保持ピン４は、ブランクホルダ３１の上端平面３１２側に複数均等に配設されており、その上端平面３１２に対して出没可能となっている。具体的にいうと、保持ピン４はブランクホルダ３１内に収納されたバネ４１（弾性体）により付勢されており、ダイ１が下降していないとき、保持ピン４は上端平面３１２から突出した状態となっている。この突出状態の保持ピン４により、加熱された鋼板Ｗはブランクホルダ３１に接触せずに保持され（配置工程、非接触保持工程）、初期の加熱状態がほぼ維持される。

【0059】

ダイ１が下降すると、鋼板Ｗを介して保持ピン４が押圧され、保持ピン４はブランクホルダ３１内に埋没する。こうして鋼板Ｗはダイ１とブランクホルダ３１により挟持される（図１Ｂ参照）。

【0060】

エア配管５（冷媒供給管、冷却手段）は、ブランクホルダ３１の上方内周側に形成した環状の段部３１１に沿って収納される。エア配管５の上面側には、一定間隔で複数の小孔５１が配置されている。エア配管５内にはエアコンプレッサー（図略）から空気（冷媒）が圧送され得る。エア配管５へ空気を送る際のタイミング、空気量等は制御バルブ（図略）により制御される。また図１Ｂに示すよう、成形凸部２１が成形凹部１１へ突入する際、エア配管５は成形凸部２１の外周側と段部３１１の間に収まる構造となっている。従って成形中もエア配管５が鋼板Ｗ等に干渉することはない。なお、成形装置Ｐ１のブランクホルダ３１は、段部３１１を有する点で、成形装置Ｐ３のブランクホルダ３３と異なる。

【0061】

ところで成形装置Ｐ１では、保持ピン４上に鋼板Ｗを配置した際に、エア配管５から加熱された鋼板Ｗの架橋領域Ｗｃ（特定領域）に向けて空気が噴射される（冷却工程、冷媒供給工程）。これにより架橋領域Ｗｃは成形前に冷却され、周囲よりも低温で硬化した状態、つまり変形抵抗の大きな状態とされる。この状態の鋼板Ｗを図１Ｂに示すようにプレス成形すると（成形工程）、成形装置Ｐ３の場合とは異なり、架橋領域Ｗｃに塑性変形が集中しない。そして、架橋領域Ｗｃ、角領域Ｗｄおよび隅領域Ｗｅを介して、フランジ領域Ｗａや頭頂領域Ｗｂも延伸される。こうして、成形凹部１１と成形凸部２１の間で鋼板Ｗが均一的に塑性変形するようになる。

【0062】

従って本発明に係る成形装置Ｐ１を用いると、架橋領域Ｗｃひいてはプレス成形品Ｆの側部Ｆｃにおける薄肉化、割れ、破断等を抑制でき、成形性が向上し得る。ちなみに、鋼板Ｗは成形凸部２１の肩部２１ａと当接するため、その中間にある頭頂領域Ｗｂ（プレス成形品Ｆの頭部Ｆｂとなる部分）はパンチ２の頭頂面２１ｂと非接触状態（浮いた状態）になり易い。その結果、少なくとも成形初期において、頭頂領域Ｗｂはパンチ２による抜熱がなく、高温で変形し易い状態となっている。

【0063】

（３）さらに、本発明に係る別の実施形態である成形装置Ｐ２を図２に示した。成形装置Ｐ２では、成形装置Ｐ１に対して、エア配管５が当て金６（冷体、冷却手段）に変更され、保持ピン４およびバネ４１が省略されている。

【0064】

当て金６は、前述した環状の段部３１１に沿って配設される鉄鋼製の環状体からなる。当て金６は、その下方が複数のバネ６１（弾性体）により支持されており、ブランクホルダ３１の上端平面３１２に対して出没可能となっている。そして、図１Ｂに示す保持ピン４またはエア配管５と同様に、成形凸部２１が成形凹部１１へ突入する際に、当て金６は成形凸部２１の外周側と段部３１１の間に収まる。

【0065】

当て金６は、ダイ１が下降していないとき、上端平面３１２から突出した状態となっている。この当て金６上に加熱された鋼板Ｗを配置すると、鋼板Ｗはブランクホルダ３１に接触せずに保持されると同時に、架橋領域Ｗｃのみが冷却されて低温な硬化状態となる。つまり当て金６は、成形装置Ｐ１の保持ピン４とエア配管５の両方の機能を果たす。なお、冷却する架橋領域Ｗｃの温度調整は、当て金６の熱容量、初期温度等を変更することにより行える。

【0066】

このように当て金６は、シンプルでありながらも多機能であり、成形装置Ｐ２の簡素化に有効である。なお、当て金６を用いても、エア配管５を用いても、プレス成形品Ｆの成形性が向上し得る点は同様である。

【0067】

（４）さらに、鋼板Ｗの架橋領域Ｗｃの冷却とそのフランジ領域Ｗａの降温抑制を行いつつ、鋼板Ｗを成形する成形装置Ｐ１１を図５Ａ〜５Ｄに示した。成形装置Ｐ１１の基本的な構成は成形装置Ｐ１と同様である。このため、既に説明した成形装置Ｐ１の構成については説明を省略する。

【0068】

成形装置Ｐ１１は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、成形中にダイ１とブランクホルダ３１の間に配置され得るディスタンスブロックＤ（抜熱抑制手段）と、図５Ｃおよび図５Ｄに示すように、ブランクホルダ３１とベース９の間に配設され得るストッパーブロックＳとを有する点で成形装置Ｐ１とは異なる。

【0069】

図５Ａに示すように、プレス成形前に、鋼板Ｗの板厚に応じた適切な高さ（厚さ）を有するディスタンスブロックＤがダイ１とブランクホルダ３１の間に配設される。この状態のままダイ１が下降していくと、図５Ｂに示すように、ダイ１はディスタンスブロックＤに当接し、ダイ１とブランクホルダ３１は介装されたディスタンスブロックＤによってクリアランスを生じたまま下降する。鋼板Ｗは、その状態が維持されたまま、ダイ１とパンチ２により所望形状に成形される（間隙成形工程）。但し、鋼板Ｗは、フランジ領域Ｗａがダイ１とブランクホルダ３１によって十分な皺押さえがされていない状態でプレス成形される。このため、この段階で得られるプレス成形品Ｆ１はフランジ皺ｒを生じた状態となっている。この段階における成形を適宜、前成形という。

【0070】

前成形の終了後、図５Ｃに示すように、ダイ１を所定位置まで復帰動させた後、ディスタンスブロックＤを取り除く。そして図５Ｄに示すようにブランクホルダ３１とベース９の間に、所望する成形深さに応じた高さを有するストッパーブロックＳを配置する。この状態でダイ１が下降していくと、先ず、ダイ１はプレス成形品Ｆ１のフランジ部Ｆ１ａに当接する。そしてフランジ皺ｒがダイ１とブランクホルダ３１により挟圧されて、フランジ皺ｒが圧潰される（圧潰工程）。但し、この状態ではダイクッション８の作用によりフランジ皺ｒに作用する挟圧力（圧潰力）はあまり大きくなり。

【0071】

そのような状態からダイ１がさらに移動していくと、ダイ１に押されたブランクホルダ３１はストッパーブロックＳに当接して停止する。この停止位置では、ダイクッション８が作用しないため、プレス成形品Ｆ１のフランジ皺ｒは、ダイ１のプレス力により、ダイ１とブランクホルダ３１とにより強圧される（強圧工程）。こうしてプレス成形品Ｆ１のフランジ皺ｒは圧潰され、少なくともフランジ皺ｒが解消されたプレス成形品Ｆ２となる。なお、プレス成形品Ｆ２のフランジ部Ｆ２ａには、フランジ皺ｒが圧潰されてできた皺圧潰痕が生じる。この段階における成形を適宜、後成形という。後成形では、少なくともフランジ皺ｒが減少または解消されれば足りる。フランジ皺ｒの有無を除いて、プレス成形品Ｆ１とプレス成形品Ｆ２は実質的に同形態でも良いし、プレス成形品Ｆ２はプレス成形品Ｆ１を素材としてさらに成形されたものでもよい。

【0072】

ちなみに、上述したディスタンスブロックＤは、その高さ（ｈ）が鋼板Ｗの板厚（ｔ）よりも大きく設定されている。両者の比率（ｈ／ｔ）は適宜調整され得るが、例えば、１超〜２以下さらには１．２〜１．６とすると好ましい。その比率が１以下では、鋼板Ｗがダイ１およびブランクホルダ３１と接触または圧接して、フランジ領域Ｗａの降温抑制を十分に図れない。逆に、その比率が過大になると、ダイ１とブランクホルダ３１のクリアランスが過大となり、フランジ皺ｒが増大するのみならず、成形不良も生じ易くなる。

【0073】

《プレス成形品》
本発明のプレス成形品はその仕様に応じて、さらに、焼鈍、焼準、時効、焼き戻し、浸炭、窒化等の熱処理、メッキ等の表面処理などが適宜なされてもよい。また、プレス成形品の形態や用途は問わない。本発明のプレス成形品に係る車両部品の一例を挙げると、車両ボディ、バンパー、オイルパン、インナーパネル、ピラー、ホイルハウス等がある。

【実施例】

【0074】

《実施例１》
（１）熱間プレス成形装置
上述した成形装置Ｐ１および成形装置Ｐ３を用いて鋼板Ｗを実際に成形した。この際に用意した金型の各仕様は次の通りである。パンチ２の成形凸部２１は、幅：７０ｍｍ、長手方向の直線幅：７０ｍｍ、両側半円の直径：７０ｍｍからなる長円形柱状とし、肩部２１ａの角丸み半径（Ｒ）：６ｍｍとした。ダイ１の成形凹部１１は、幅：８４ｍｍ、長手方向の直線幅：８４ｍｍ、両側半円の直径：８４ｍｍからなる長円形筒状とし、角曲部１１ａの角丸み半径（Ｒ）：６ｍｍとした。ブランクホルダ３１、３３は、幅：７１ｍｍ、長手方向の直線幅：７１ｍｍ、両側の半円直径：７１ｍｍからなる長円形筒状とした。また、ブランクホルダ３１の内周側上方には、その内壁面に沿って、φ６ｍｍの銅管からなるエア配管５を環状に配設した。そしてエア配管５には１０ｍｍ間隔で孔径１ｍｍの噴出孔を設けた。

【0075】

（２）熱間プレス成形
上述した各成形装置を用いて、５６０ｍｍ×２４０ｍｍ×ｔ１．４ｍｍの鋼板Ｗ（ＪＩＳ ＳＣｒ４２０相当）を熱間プレス成形した。鋼板Ｗは、予め９００℃（初期温度）に炉内加熱しておいた（加熱工程）。これをダイ１とパンチ２の間に非接触状態で配置した（配置工程、非接触保持工程）。なお、成形装置Ｐ３を用いた場合も、成形装置Ｐ１と同様に鋼板Ｗを保持ピン４で保持した。

【0076】

成形開始時の鋼板Ｗの全体温度は６００℃であった。但し、成形装置Ｐ１のエア配管５により冷却した架橋領域Ｗｃの温度（特定温度）は４８０℃（特定温度）であった。なお、本明細書でいう鋼板Ｗの温度は鋼板中心位置を熱電対（Ｋタイプ）により測定した温度である。

【0077】

パンチ２の肩部２１ａが鋼板Ｗの下面に接触してから、ダイ１の下降量を２．５ｍｍずつ増加させて熱間プレス成形を行った（成形工程）。なお、ダイ１を下死点（停止位置）まで降下させて１０秒間保持した。これにより鋼板Ｗ（プレス成形品Ｆ）の温度はＭｓ点よりも低い２００℃以下の温度（終了温度）になった。こうして種々の成形高さをもつプレス成形品Ｆを得た。特定領域（架橋領域Ｗｃ）を冷却した場合（成形装置Ｐ１を用いた場合）と冷却しなかった場合（成形装置Ｐ３を用いた場合）について、それぞれ、割れまたは破断が発生するプレス成形品の成形高さを測定した。この結果を表１にまとめた。なお、成形高さはプレスの移動量から求めた。

【0078】

成形装置Ｐ１を用いて成形したプレス成形品Ｆの一例である写真を図４Ａに、成形装置Ｐ３を用いて成形したプレス成形品Ｆ’の一例である写真を図４Ｂにそれぞれ示した。

【0079】

また、各プレス成形品Ｆ、Ｆ’（フランジ部Ｆａ、Ｆａ’を含み、側部Ｆｃ、Ｆｃ’を除く）について、最大肉厚（ｔ１）と最小肉厚（ｔ２）をそれぞれ測定し、肉厚差（Δｔ＝ｔ１−ｔ２）と成形比（１００×Δｔ／ｔ１）を算出した。この結果を表１に併せて示した。なお、最大肉厚と最小肉厚はそれぞれ、マイクロメータを用いて、鋼板の短手方向の中心線上を測定して求めた。

【0080】

（３）評価
表１に示す結果から明らかなように、鋼板Ｗの架橋領域Ｗｃを冷却することにより、成形高さが大幅に増加し、成形性を著しく向上させ得ることが明らかとなった。そして架橋領域Ｗｃを冷却したプレス成形品Ｆでは、成形比がいずれも１５％以上となっており、鋼板Ｗが均一的に塑性変形されたことがわかった。

【0081】

《実施例２》
（１）フランジ領域の降温抑制
先ず、鋼板Ｗの架橋領域Ｗｃの冷却手段や鋼板Ｗの保持具（保持ピン４等）を備えない成形装置（図３Ａ、図３Ｂ参照）を用いて、ダイ１とブランクホルダ３１の間にディスタンスブロックＤを介装させつつ、熱間プレス成形を行った。この際、用いた金型（ダイ１の成形凹部とパンチ２の成形凸部）の形状、鋼板Ｗの組成等は多少変更しているが、基本的には実施例１に準じて熱間プレス成形を行った。

【0082】

ディスタンスブロックＤの高さ（ｈ）を種々変更して、板厚（ｔ）の鋼板Ｗに対して熱間プレス成形を繰り返すことにより、ダイ１とブランクホルダ３１の間に形成されるクリアランス量（ｃ＝ｈ−ｔ）と、割れが生じないときのプレス成形品の最大高さ（成形限界深さ、単に「成形深さ」という。）との関係を求めた。こうして得られた結果を図６に示した。なお、図６中のクリアランス量＝０は、ディスタンスブロックＤを介装していない場合である。また、用いた鋼板Ｗの板厚（ｔ）は１．４ｍｍとした。

【0083】

図６からわかるように、ディスタンスブロックＤを介装しない場合の成形深さは１５ｍｍ（図７Ｃ参照）であったが、ディスタンスブロックＤを介装することにより成形深さは２２．５ｍｍにまで改善された。つまり、ディスタンスブロックＤの介装により、成形深さは７．５ｍｍ向上することがわかった。

【0084】

これはダイ１とブランクホルダ３１との間に適度なクリアランスが形成されることにより、鋼板Ｗの押さえ部（フランジ領域Ｗａ）における温度低下が抑制され、その部分から鋼板Ｗの架橋領域Ｗｃ（プレス成形品Ｆ１の成形部Ｆ１ａ）へ材料流入が生じ易くなったためと考えられる。但し、クリアランス量が０．５ｍｍ前後で成形深さはピークとなり、それ以上クリアランス量を増加させても成形深さの向上は望めなかった。従って、ダイ１とブランクホルダ３１の間のクリアランス量は０．３〜１ｍｍさらには０．４〜０．８ｍｍ程度に調整されると好ましいといえる。

【0085】

（２）架橋領域（特定領域）の冷却とフランジ領域の降温抑制
先ず、上述した成形装置Ｐ１１を用いて、鋼板Ｗの板厚よりも０．２ｍｍ高い（つまり、上述したクリアランス量が０．２ｍｍとなる）ディスタンスブロックＤをダイ１とブランクホルダ３１の間に介装して、実施例１の場合とほぼ同様にして鋼板Ｗ（板厚：１．４ｍｍ）を熱間プレス成形した（間隙成形工程／図５Ａおよび図５Ｂ参照）。この前成形により、プレス成形品Ｆ１を得た。

【0086】

次に、ダイ１を一旦復帰させてディスタンスブロックＤを除去した後、ブランクホルダ３１とベース９の間にストッパーブロックＳを配設した。この状態で、プレス成形品Ｆ１を再加熱することなく、その成形深さに対応した位置（下死点）までダイ１を下降させた。ストッパーブロックＳの高さは、その下死点（停止位置）で、ダイクッション８が機能せずにブランクホルダ３１がロック状態となるように調整した。この後成形により、プレス成形品Ｆ１のフランジ皺ｒはダイ１とブランクホルダ３１により強圧されて圧潰した（圧潰工程、強圧工程）。こうして所望形状のプレス成形品Ｆ２が得られた（図７Ａ参照）。

【0087】

なお、同じ成形装置Ｐ１１を用いつつ、ディスタンスブロックＤを介装せずに、実施例１の場合と同様に熱間プレス成形したプレス成形品も製作した（図７Ｂ）。

【0088】

（３）評価
架橋領域の冷却もフランジ領域の降温抑制もしない場合、図７Ｃに示すようにプレス成形品の成形深さ（基準成形深さ（Ｄ０）という。）は１５ｍｍであった。また実施例１のように架橋領域の冷却だけを行った場合、図７Ｂに示すようにプレス成形品の成形深さ（第一成形深さ（Ｄ１）という。）は２７．５ｍｍとなり、基準成形深さに対して１２．５ｍｍ向上した。そして本実施例のように、架橋領域の冷却とフランジ領域の降温抑制の両方を行った場合、図７Ａに示すようにプレス成形品の成形深さ（第二成形深さ（Ｄ２）という。）は４５ｍｍとなり、基準成形深さに対して３０ｍｍ、第一成形深さに対しても１７．５ｍｍ向上した。

【0089】

これらから明らかなように、架橋領域の冷却のみでも成形深さは１．８３倍（Ｄ１／Ｄ０）にまで向上しているが、さらにフランジ領域の降温抑制を組み合わせることにより成形深さは３倍（Ｄ２／Ｄ０）にまで著しく向上することがわかった。

【0090】

ちなみに上述したように、フランジ領域の降温抑制のみの場合の成形深さ（第三成形深さ（Ｄ３）という。）は２２．５ｍｍで基準成形深さに対して７．５ｍｍ向上していた。第一成形深さと第三成形深さの基準成形深さに対する各増加分を単純に加えると、合計の増加分は２０ｍｍとなる。一方、第二成形深さの基準成形深さに対する増加分は３０ｍｍである。従って、架橋領域の冷却とフランジ領域の降温抑制とを併せて熱間プレス成形を行うことにより、成形深さは相乗的に大きくなることがわかる。

【0091】

（４）その他
ディスタンスブロックＤを用いず、架橋領域の冷却もせずに、成形速度を６ｓｐｍから１８ｓｐｍへ高速化するだけでも、上述した成形装置を用いると、成形限界深さが２．５ｍｍ向上することが確認されている。従って、架橋領域の冷却と成形速度の高速化を併せて熱間プレス成形しても、成形深さの大幅な増大を図り得る。

【0092】

また、図７Ａからもわかるように、プレス成形品Ｆ２のフランジ部Ｆ２ａには、プレス成形品Ｆ１のフランジ皺ｒが圧潰されてできた皺圧潰痕Ｔｒが観察された。

【0093】

【表1】

【符号の説明】

【0094】

１ ダイ
２ パンチ
３１ ブランクホルダ
４ 保持ピン（配置手段）
５ エア配管（冷媒供給管、冷却手段）
Ｐ１ 熱間プレス成形装置
Ｆ プレス成形品
Ｔｒ 皺圧潰痕
ｒ フランジ皺

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図4A】

【図4B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】