特許 7348581 成形部品の製造方法、成形部品、及び自動車部品

(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】

(24)【登録日】2023-09-12

(45)【発行日】2023-09-21

(54)【発明の名称】成形部品の製造方法、成形部品、及び自動車部品

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/20 20060101AFI20230913BHJP

   B21J 15/00 20060101ALI20230913BHJP

   B23K 11/00 20060101ALI20230913BHJP

   B23K 9/00 20060101ALI20230913BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20230913BHJP

【ＦＩ】

B21D22/20 H

B21D22/20 G

B21J15/00 D

B23K11/00 570

B23K9/00 501C

B23K26/21 N

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022545312

(86)(22)【出願日】2021-05-13

(86)【国際出願番号】 JP2021018161

(87)【国際公開番号】W WO2022044445

(87)【国際公開日】2022-03-03

【審査請求日】2022-09-09

(31)【優先権主張番号】P 2020145260

(32)【優先日】2020-08-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100217249

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 耕一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100221279

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 健吾

(74)【代理人】

【識別番号】100207686

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 恭宏

(74)【代理人】

【識別番号】100224812

【弁理士】

【氏名又は名称】井口 翔太

(72)【発明者】

【氏名】富士本 博紀

(72)【発明者】

【氏名】中田 匡浩

【審査官】石川 健一

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／１４５２２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－０６７７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１４２５３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開昭４９－０５８９３９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０００－２０２５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０３６２６２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－２０５５１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｄ ２２／２０

Ｂ２１Ｊ １５／００

Ｂ２３Ｋ １１／００

Ｂ２３Ｋ ９／００

Ｂ２３Ｋ ２６／２１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

通し孔がそれぞれに配された複数の鋼板の少なくとも一部を、前記通し孔を揃えるように重ね合せる工程と、
前記通し孔に接合部材を挿通させる工程と、
前記通し孔に前記接合部材が挿通された前記複数の鋼板を加熱する工程と、
金型を用いて、加熱された前記複数の鋼板を塑性変形させ、且つ前記接合部材を塑性変形させて前記複数の鋼板を接合する工程と、
前記鋼板に接触させた前記金型を用いて前記鋼板を冷却することによって、前記鋼板を焼き入れする工程と
を備える成形部品の製造方法。

【請求項2】

前記複数の鋼板を加熱する前に、前記複数の鋼板の重ね合わせ部を、スポット溶接、レーザ溶接、シーム溶接、及びアーク溶接からなる群から選択される一種以上の手段で溶接する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の成形部品の製造方法。

【請求項3】

前記焼き入れ後の前記複数の鋼板が、母材部と、前記通し孔の近傍のかしめ部とを有し、
前記焼き入れによって、前記複数の鋼板のうち、最も硬い前記鋼板の前記母材部の硬さを４００ＨＶ以上７３０ＨＶ以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形部品の製造方法。

【請求項4】

前記通し孔に前記接合部材を挿通させた後、且つ前記接合部材を塑性変形させる前に、前記接合部材を前記鋼板に固定する工程
をさらに備えることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の成形部品の製造方法。

【請求項5】

前記接合部材が、前記通し孔の円相当径よりも大きい円相当径を有する頭部を有し、
前記頭部と前記鋼板とを接合することにより、前記接合部材を前記鋼板に固定することを特徴とする請求項４に記載の成形部品の製造方法。

【請求項6】

前記接合部材の軸部が中実であり、
前記接合部材の前記軸部の直径が３．０ｍｍ以上１２．０ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の成形部品の製造方法。

【請求項7】

通し孔がそれぞれに配された複数の鋼板であって、母材部と、前記通し孔の近傍のかしめ部とを有し、前記通し孔を揃えるように重ね合わせられた複数の鋼板と、
前記通し孔に挿通された軸部と、前記軸部の両端に設けられ、前記複数の鋼板を挟持する支持部とを有する接合部材と、
を備え、
前記接合部材の硬さの最大値と最小値との差が６０ＨＶ以下であり、
前記複数の鋼板それぞれにおいて、前記母材部の硬さから前記かしめ部の硬さの最小値を引いた値が８０ＨＶより小さい
成形部品。

【請求項8】

前記複数の鋼板のうち、最も硬い前記鋼板の前記母材部の硬さが４００ＨＶ以上７３０ＨＶ以下であることを特徴とする請求項７に記載の成形部品。

【請求項9】

前記複数の鋼板の重ね合わせ部に設けられた、スポット溶接部、レーザ溶接部、シーム溶接部、及びアーク溶接部からなる群から選択される一種以上をさらに備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の成形部品。

【請求項10】

前記接合部材の前記軸部が中実であり、
前記接合部材の前記軸部の直径が３．０ｍｍ以上１２．０ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項７～９のいずれか一項に記載の成形部品。

【請求項11】

請求項７～１０のいずれか一項に記載の成形部品を備える自動車部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成形部品の製造方法、成形部品、及び自動車部品に関する。
本願は、２０２０年８月３１日に、日本に出願された特願２０２０－１４５２６０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

自動車の軽量化、及び衝突安全性の向上を目的として、高強度鋼板の適用が進められている。しかしながら、高強度鋼板を自動車部品に適用するにあたっては、曲げ加工の際に大きな荷重が必要となる点、また、スプリングバックが発生しやすいという点が問題となる。

【0003】

このような問題を解決する手段として、ホットスタンプがある。ホットスタンプとは、鋼板を加熱して変形抵抗を低下させ、次いで金型を用いて鋼板を成形すると同時に急冷することによって鋼板に焼入れ処理をする成形方法である。成形された鋼板は、他の部材と溶接されて、自動車部品などの種々の成形部品となる。溶接手段は、例えばスポット溶接等である。

【0004】

また、近年は、パッチワーク工法と称される技術が高強度鋼板に適用されている。これは、成形部品の材料となる複数の鋼板を溶接してから、鋼板をホットスタンプする工法である。

【0005】

パッチワーク工法の利点の一つは、成形後に接合工具（例えばスポット溶接ガン）が入り込めない場所にも接合部を配することができることである。また、接合手段が溶接である場合、パッチワーク工法によれば、スポット溶接部の靭性を向上させ、接合部の強度を向上させることもできる。スポット溶接を用いたパッチワーク工法によれば、母材及びスポット溶接のナゲット部が一旦加熱され、次いで金型で急冷される。これにより、ナゲット部の組織が改質されスポット溶接部の靭性が向上するのである。このとき同時に、スポット溶接のＨＡＺ（熱影響部）軟化部が取り除かれ、接合部の強度が向上する作用も生じる。ＨＡＺ軟化部とは、溶接の熱で鋼板の母材の金属組織が焼き戻され軟化した部位である。パッチワーク工法によれば、ＨＡＺ軟化部も一旦加熱され、次いで金型で急冷されることにより、ＨＡＺ軟化部も再度焼き入れられ母材と同程度の機械特性となるのである。

【0006】

パッチワーク工法に関する技術として、例えば特許文献１には、一の面と他の一の面とをつなぐ稜線部を少なくとも一つ有する成形部材であって、少なくとも前記稜線部に接合される補強部材を備え、該稜線部に前記補強部材との溶接部が設けられることを特徴とする成形部材が開示されている。

【0007】

特許文献２には、２枚以上の鋼板をＡｃ３点以上に加熱する工程；および、該鋼板の炭素当量Ｃｅｑ、ならびにメカニカルクリンチ接合時の下死点保持時間ｔと接合開始温度Ｔが所定の関係式を満たすようにメカニカルクリンチ接合を行う工程；をこの順に含むことを特徴とするメカニカルクリンチ接合部品の製造方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】国際出願第２０１２／０３６２６２号

【文献】国際出願第２０１７／１６９５８８号

【文献】日本国特開平１０－２０５５１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

高強度鋼板から構成されるスポット溶接継手には、母材鋼板の引張強さが７８０ＭＰａを超えると十字引張強さ（Ｃｒｏｓｓ Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ、ＣＴＳ）が低下するという課題がある。また、鋼板の引張強さが１５００ＭＰａを超えると、十字引張強さのみならず引張せん断強さ（Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｓｈｅａｒ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ、ＴＳＳ）も低下する傾向にある。

【0010】

上述のように、パッチワーク工法によれば、スポット溶接部の靭性を向上させ、接合部の強度を向上させることができる。しかしながら、本発明者らの検討の結果、１８００ＭＰａ以上の引張強さを有する鋼板から構成されるスポット溶接継手においては、たとえパッチワーク工法を適用したとしても、十分な接合強度（特にＣＴＳ）が確保できないことが判明した。例えば、２枚の１８００ＭＰａ級の鋼板から構成されるスポット溶接継手のＣＴＳは、パッチワーク工法を適用したとしても、２枚の１５００ＭＰａ級の鋼板から構成されるスポット溶接継手よりも劣る。これは、鋼板に多量に含まれるＣの影響を、パッチワーク工法時の焼入れ処理によっても十分に除去できないからであると推定される。

【0011】

上記事情に鑑み、本発明は、高い強度を有する成形部品の製造方法、成形部品、及び自動車部品を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の別の態様に係る成形部品の製造方法は、通し孔がそれぞれに配された複数の鋼板の少なくとも一部を、前記通し孔を揃えるように重ね合せる工程と、前記通し孔に接合部材を挿通させる工程と、前記通し孔に前記接合部材が挿通された前記複数の鋼板を加熱する工程と、金型を用いて、加熱された前記複数の鋼板を塑性変形させ、且つ前記接合部材を塑性変形させて前記複数の鋼板を接合する工程と、前記鋼板に接触させた前記金型を用いて前記鋼板を冷却することによって、前記鋼板を焼き入れする工程とを備える。
（２）上記（１）に記載の成形部品の製造方法は、前記複数の鋼板を加熱する前に、前記複数の鋼板の重ね合わせ部を、スポット溶接、レーザ溶接、シーム溶接、及びアーク溶接からなる群から選択される一種以上の手段で溶接する工程をさらに備えてもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の成形部品の製造方法では、前記焼き入れ後の前記複数の鋼板が、母材部と、前記通し孔の近傍のかしめ部とを有し、前記焼き入れによって、前記複数の鋼板のうち、最も硬い前記鋼板の前記母材部の硬さを４００ＨＶ以上７３０ＨＶ以下としてもよい。
（４）上記（１）～（３）のいずれか一項に記載の成形部品の製造方法は、前記通し孔に前記接合部材を挿通させた後、且つ前記接合部材を塑性変形させる前に、前記接合部材を前記鋼板に固定する工程をさらに備えてもよい。
（５）上記（４）に記載の成形部品の製造方法では、前記接合部材が、前記通し孔の円相当径よりも大きい円相当径を有する頭部を有し、前記頭部と前記鋼板とを接合することにより、前記接合部材を前記鋼板に固定してもよい。
（６）上記（１）～（５）のいずれか一項に記載の成形部品の製造方法では、前記接合部材の軸部が中実であり、前記接合部材の前記軸部の直径が３．０ｍｍ以上１２．０ｍｍ以下であってもよい。
（７）本発明の別の態様に係る成形部品は、通し孔がそれぞれに配された複数の鋼板であって、母材部と、前記通し孔の近傍のかしめ部とを有し、前記通し孔を揃えるように重ね合わせられた複数の鋼板と、前記通し孔に挿通された軸部と、前記軸部の両端に設けられ、前記複数の鋼板を挟持する支持部とを有する接合部材と、を備え、前記接合部材の硬さの最大値と最小値との差が６０ＨＶ以下であり、前記複数の鋼板それぞれにおいて、前記母材部の硬さから前記かしめ部の硬さの最小値を引いた値が８０ＨＶより小さい。
（８）上記（７）に記載の成形部品では、前記複数の鋼板のうち、最も硬い前記鋼板の前記母材部の硬さが４００ＨＶ以上７３０ＨＶ以下であることを特徴とする。
（９）上記（７）又は（８）に記載の成形部品は、前記複数の鋼板の重ね合わせ部に設けられた、スポット溶接部、レーザ溶接部、シーム溶接部、及びアーク溶接部からなる群から選択される一種以上をさらに備えてもよい。
（１０）上記（７）～（９）のいずれか一項に記載の成形部品では、前記接合部材の前記軸部が中実であり、前記接合部材の前記軸部の直径が３．０ｍｍ以上１２．０ｍｍ以下であってもよい。
（１１）本発明の別の態様に係る自動車部品は、上記（７）～（１０）のいずれか一項に記載の成形部品を備える。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、高い強度を有する成形部品の製造方法、成形部品、及び自動車部品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一態様に係る成形部品の製造方法のフローチャートである。

【図2】本発明の別の態様に係る成形部品の製造方法のフローチャートである。

【図3】頭部及び突起を有する接合部材の断面図である。

【図4】頭部及び凸部を有する接合部材の断面図である。

【図5】本発明の別の態様に係る成形部品の断面図である。

【図6】母材部の硬さ、及びかしめ部の硬さの最小値を説明する概念図である。

【図7】接合部材の硬さの測定方法を説明する断面写真である。

【図8A】本発明の別の態様に係る自動車部品（Ｂピラー）の斜視図である。

【図8B】本発明の別の態様に係る自動車部品（Ｂピラー）の断面図である。

【図9】本発明の別の態様に係る自動車部品（フロアリンフォース）の断面図である。

【図10】２つの接合手段を併用した十字引張試験片の平面視での模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明者らは、高い強度を有する成形部品を得るために、リベット接合に着目した。リベット接合とは、鋼板に通し孔を形成し、この通し孔に頭部と軸部とを有するリベットを挿通させ、リベットの軸部の先端を室温で塑性変形させ、そしてリベットの頭部及び塑性変形部によって鋼板をかしめる接合法である。

【0016】

リベットを用いて鋼板を接合するためには、複数の鋼板に通し孔を形成する工程、及び通し孔の位置決めをする工程が必要となる。これらの工程は、成形部品の製造工程を複雑化させ、製造コストを増大させる。その一方で、高強度鋼板をリベット接合する利点は報告されていない。以上の理由により、リベットを用いた高強度鋼板の接合技術は報告されていない。

【0017】

一方、本発明者らは、高強度鋼板をリベット接合することにより得られる継手（リベット接合継手）のＣＴＳが、スポット溶接継手のＣＴＳよりも、著しく高いことを知見した。鋼板を機械的に接合するリベット接合によれば、接合部の脆化が生じないので、高強度鋼板から構成される接合継手のＣＴＳを高く保持可能であると考えられる。

【0018】

しかしながら、本発明者らは、室温で塑性変形されたリベットには硬さのばらつきが生じる旨を知見した。この硬さばらつきは、リベットを室温で塑性変形させる際に生じる加工硬化によってもたらされたものであると推定された。本発明者らが、室温で塑性変形させた後の種々のリベットの硬さを評価したところ、これらリベットの硬さの最大値と最小値との差が６０ＨＶ超であった。このような硬さのばらつきは、リベットの破壊の要因となり、成形部品の接合強度を低下させるおそれがあると懸念された。

【0019】

そこで本発明者らは、リベットを熱間加工によって塑性変形させることを試みた。例えば、特許文献３には、複数のワークをリベットを用いて結合するリベット締め方法であって、複数のワークに挿通したリベットを１対の電極間に挟んで加圧した状態で通電し、通電によるリベット自体の抵抗発熱でリベットを軟化させて、リベットの端部を加締める、ことを特徴とするリベット締め方法が開示されている。

【0020】

しかしながら、特許文献３の技術を高強度鋼板の接合に適用したところ、鋼板の通し孔の近傍部が軟化した。リベットを通電加熱する際に、リベットの周辺（即ち通し孔の近傍部）が加熱されて焼き戻されることにより、通し孔の近傍部の硬さは、鋼板の母材部の硬さより１２０ＨＶ以上低下した。鋼板の軟化は、成形部品の接合強度を損なう恐れがあるので、好ましくない。特許文献３においては、高強度鋼板、特に１８００ＭＰａ以上の引張強さを有する鋼板の接合は想定されていない。従って、特許文献３に記載の技術においては、リベット周辺部の軟化について一切検討されていない。

【0021】

本発明者らはさらなる検討を重ねた。そして本発明者らは、複数の鋼板を予めリベットなどの接合部材を用いて機械的に接合してから、鋼板をホットスタンプすることにより、高い接合強度を確保可能であることを知見した。また、この方法によって得られた成形部品の硬さを調査したところ、接合部材の硬さのばらつき、及び鋼板の軟化の両方が抑制されていた。さらに本発明者らは、接合部材の塑性変形をホットスタンプの際に生じさせたとしても、同様の効果が得られることも知見した。

【0022】

以上の知見に基づいて得られた、本発明の第１の実施形態に係る成形部品の製造方法は、図１に示されるように
（Ｓ１）通し孔１１１がそれぞれに配された複数の鋼板１１の少なくとも一部を、通し孔１１１を揃えるように重ね合せる工程と、
（Ｓ２）通し孔１１１に接合部材１２を挿通させる工程と、
（Ｓ３）接合部材１２を塑性変形させて複数の鋼板１１を接合する工程と、
（Ｓ４）接合された複数の鋼板１１を加熱する工程と、
（Ｓ５）金型を用いて、加熱された複数の鋼板１１を塑性変形させる工程と、
（Ｓ６）鋼板１１に接触させた金型を用いて鋼板１１を冷却することによって、鋼板１１を焼き入れする工程と
を備える。これにより得られる成形部品の断面図を図５に示す。以下に、第１の実施形態に係る成形部品の製造方法について詳細に説明する。

【0023】

（Ｓ１）
まず、通し孔１１１がそれぞれに配された複数の鋼板１１の少なくとも一部を、通し孔１１１を揃えるように重ね合せる。鋼板１１を上述の通り位置決めすることによって、複数の通し孔１１１に接合部材１２を挿通させることが可能となる。それぞれの鋼板１１における通し孔１１１の個数は特に限定されない。

【0024】

鋼板１１は特に限定されず、成形部品１の用途に応じて適宜選択することができる。例えば、鋼板１１を高強度鋼板とした場合、成形部品１の強度を向上させることができて好ましい。また、本実施形態に係る成形部品の製造方法は、ＣＴＳ低下を招く脆化を高強度鋼板に生じさせないので、高強度鋼板の接合に適用された場合に、高いＣＴＳを有する成形部品１を提供することができる。例えば、ホットスタンプ後の高強度鋼板の引張強さが１２００ＭＰａ以上、及び／又はホットスタンプ後の高強度鋼板の硬さが４００ＨＶ以上である場合、ＣＴＳに関し、本実施形態に係る成形部品の製造方法の優位性は、スポット溶接に対して一層顕著となる。より望ましくは、ホットスタンプ後の高強度鋼板の引張強さが１８００ＭＰａ以上、及び／又はホットスタンプ後の高強度鋼板の硬さが５５０ＨＶ
以上である。ホットスタンプ後の鋼板の引張強さの上限は特に限定されないが、例えば２７００ＭＰａとしてもよい。ホットスタンプ後の鋼板の硬さの上限も特に限定されないが、例えば７３０ＨＶとしてもよい。なお、ここで示す鋼板の硬さは鋼板の中央付近（板厚ｔに対して０．２５ｔ～０．７５ｔの範囲）であり、鋼板の表層には炭素が少ない軟質層があってもよい。鋼板の表層の軟質層は、衝突時など変形を受けたときに鋼板の破断を抑制しつつ、継手強度に悪影響を及ぼさないためである。複数の鋼板１１のうち、最も硬い鋼板のみを上述の範囲内としてもよいし、全ての鋼板を上述の範囲内としてもよい。例えば自動車の外装を構成する部品において、高強度鋼板と軟質な鋼板とを組み合わせることができる。また、自動車の骨格部品において、複数の高強度鋼板を組み合わせることができる。

【0025】

ホットスタンプ処理前の鋼板１１に種々の表面処理がなされていてもよい。例えば、鋼板１１がＧＡめっき、ＧＩめっき、ＥＧめっき、Ｚｎ－Ｍｇめっき、Ｚｎ－Ａｌめっき、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇめっき、Ａｌ－Ｓｉめっきが施されていてもよい。ホットスタンプ処理後は、母材金属と合金化されたＺｎ系めっき（Ｚｎ－Ｆｅ、Ｚｎ－Ｎｉ－Ｆｅ）及びＡｌ系めっき（Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ）等を有してもよい。

【0026】

鋼板１１の板厚にも特に限定はなく、例えば０．５ｍｍ～３．６ｍｍとしてもよい。複数の鋼板１１それぞれの厚さを異ならせてもよい。鋼板１１の枚数も特に限定されない。本実施形態に係る成形部品の製造方法の説明においては、鋼板１１の枚数を２枚と仮定するが、枚数を３枚以上とすることも妨げられない。鋼板の好適な組み合わせの範囲として例えば、板厚が約０．７ｍｍ～２．９ｍｍの鋼板と０．７ｍｍ～２．９ｍｍの鋼板との２枚重ねであっても良い。

【0027】

通し孔１１１の形状は、例えば円形等とすることができる。一方、通し孔１１１の形状が四角形、五角形、六角形、八角形など多角形であってもよい。これらの多角形の角部に曲率を持たせても良い。また、通し孔１１１の形状が楕円、又は、円の一部に凸部あるいは凹部がある形状であっても良い。通し孔１１１を円形状以外の形状とすることにより、通し孔の接合部材を中心として鋼板が回転することを防止したり、接合部のガタつきを軽減したりすることができるので、さらに望ましい。

【0028】

接合部材１２を挿通させるための通し孔１１１は、レーザ切断、金型を用いた打ち抜き、ドリルを用いた穿孔等の任意の手段で形成することができる。

【0029】

通し孔１１１の大きさは、鋼板１１の深さ方向に一定であってもよい。一方、深さ方向に通し孔１１１の大きさが相違する段形状、またはテーパ形状を、通し孔１１１に適用してもよい。また、複数の鋼板１１の通し孔１１１の中心軸は、これらが重ね合わせられたときに、厳密に一致していなくても良い。接合部材１２が挿通可能となる程度に通し孔１１１が揃っていれば足りる。

【0030】

複数の鋼板１１における通し孔１１１の直径（通し孔１１１が円形でない場合は、円相当径）は、同一であってもよいし、相違してしてもよい。通常のリベット接合においては、接合部の隙間を減少させる観点から、通し孔１１１の直径を一定化することが好ましいと考えられる。一方、本実施形態に係る成形部品の製造方法では、後述するように接合部材１２を塑性変形させる手段が冷間加工であっても熱間加工であってもよい。熱間加工が適用される場合、接合部材１２を軟化させた状態で塑性変形させるので、たとえ通し孔１１１の直径が鋼板１１毎に同一でなくとも、隙間を十分に減少させることができる。これにより、接合された状態における軸の直径を拡大できるため、引張せん断強さ（Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｓｈｅａｒ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ、ＴＳＳ）の向上に寄与する。また、通し孔１１１の大きさに差を設けることにより、応力緩和効果や、接合部材１２を挿通させる作業の効率化が期待できる。通し孔１１１の直径の相違の程度は特に限定されないが、例えば、隣接する鋼板１１における通し孔１１１の直径の差が０ｍｍ～３．０ｍｍの範囲内であることが好ましい。接合部材１２を挿通させる作業の容易化の観点では、接合部材の入り口となる側（接合部材の頭部がある側）とは逆側の鋼板の通し孔の直径を大きくする方が好ましい。これにより、接合部材１２の先端が通し孔１１１の中で詰まることを防止できる。

【0031】

接合部材１２を挿通させる通し孔１１１の構成も特に限定されない。接合部材１２を通し孔１１１に滞りなく通す観点からは、通し孔１１１の直径が接合部材１２の直径より大きいことが好ましい。具体的には、通し孔１１１の直径の最小値は、挿通する接合部材の軸部の直径の最大値よりも０．１ｍｍ～５．０ｍｍ大きいことが望ましい。通し孔１１１の直径の最小値と、軸部の直径の最大値との差が０．１ｍｍより小さいと挿通性が悪化し、５．０ｍｍより大きいと通し孔１１１の隙間を十分に充填させることが難しくなるためである。通し孔１１１の直径の最小値と、軸部の直径の最大値との差は、より望ましくは、０．３ｍｍ～３．０ｍｍの範囲であり、最適には０．３ｍｍ～１．５ｍｍの範囲である。また、複数の被接合材間の通し孔１１１の中心軸のずれは１．５ｍｍ以内が望ましく、０．７５ｍｍ以下がさらに望ましい。

【0032】

（Ｓ２）
次に、通し孔１１１に接合部材１２を挿通させる。接合部材１２の構成は特に限定されず、母材となる鋼板１１の厚さ及び機械特性、並びに通し孔１１１の大きさなどに応じて適宜選択することができる。後述されるように、接合部材１２の材質も、鋼板１１の機械特性、及びホットスタンプ条件に応じて、適宜選択することができる。接合部材１２は、例えば、軸部１２１及び頭部１２２を有するリベットとすることができる。一方、接合部材１２を、頭部１２２を有しない直棒形状とすることも妨げられない。以下では、接合部材１２の一例としてリベットを挙げて本実施形態に係る成形部品の製造方法を説明するが、リベットはあくまでも接合部材１２の一例であり、接合部材１２がリベットに限定されないことは言うまでもない。

【0033】

リベットの軸部１２１の直径（軸部１２１の断面が円形ではない場合は、軸部１２１の円相当径）は、接合強度を確保する観点から３．０ｍｍ以上としてもよい。また、軸部１２１の径が大きすぎると、リベットのかしめが難しくなる。そのため、軸部１２１の直径の上限は１２．０ｍｍ以下としても良い。
リベットの軸部１２１は、図３等に例示されているように、中実であってもよい。例えば、リベットをいわゆるブラインドリベットとしてもよいのであるが、接合強度を確保する観点からは、ブラインドリベットよりも中実のリベットの方が好ましい。なお、ブラインドリベットとは、軸部１２１がその軸方向に沿った貫通孔を有するスリーブと、貫通孔の内部に挿通されたマンドレルとを有する形状であるリベットのことである。

【0034】

軸部１２１の直径は一定であってもよい。一方、軸部１２１の先端に向かって、軸部１２１の直径が減少する形状（いわゆるテーパ形状）をリベットが有してもよい。テーパ部が、軸部１２１の全体にわたって形成されていても、軸部１２１の先端付近にのみ形成されていてもよい。テーパ形状を有するリベットは、通し孔１１１に挿通させやすいので好ましい。なお、本実施形態に係る成形部品の製造方法では、後述するように接合部材１２を塑性変形させる手段が冷間加工であっても熱間加工であってもよい。熱間加工が適用される場合、リベット全体が著しく軟化するので、たとえテーパ形状を有するリベットであっても通し孔１１１の内部に密に充填される。接合部材１２が頭部１２２を持たない場合、接合部材１２の直径は、リベットの軸部１２１の直径と同様に定めることができる。また、軸部１２１の先端の中央部に位置決め用の凹部が設けられていても良い。

【0035】

軸部１２１の長さ（リベットの長さから、頭部１２２の厚さを除いた値）は、鋼板１１の合計板厚より大きくする必要がある。好ましくは、軸部１２１の長さは以下の範囲内とする。
鋼板の合計板厚＋軸部の直径×０．３≦軸部の長さ≦鋼板の合計板厚＋軸部の直径×２．０
リベットの軸部１２１の長さを、鋼板１１の合計板厚＋軸部１２１の直径×０．３より大きくすることにより、軸部１２１の先端を変形させた後の変形部１２３の大きさを確保し、接合強度を一層高めることができる。軸部１２１の長さを鋼板１１の合計板厚＋軸部１２１の直径×２．０以下とすることにより、製造効率を高めることができる。

【0036】

接合部材１２が頭部１２２を持たない場合は、軸部１２１の長さ（即ち接合部材１２の長さ）は、好ましくは以下の範囲内とする。
鋼板の合計板厚＋軸部の直径×０．６≦軸部の長さ≦鋼板の合計板厚＋軸部の直径×４．０
頭部がない接合部材１２を用いて接合する場合、接合部材１２の両端を変形させる必要がある。そのため、頭部１２２が無い接合部材１２の長さは、頭部１２２があるリベットのそれより大きくすることが好ましい。

【0037】

リベットの頭部１２２の形状は、一般的なフランジ形状とすればよい。例えば頭部１２２の形状を、半球形（いわゆる丸頭）、円盤形（いわゆる平頭）、又は表面側が平らで根本が円錐形となる形状（いわゆる皿頭）とすることができる。頭部１２２の平面視での形状は、例えば円形、四角形、又は六角形など多角形とすることができる。軸部１２１の先端と同様に、頭部１２２の電極側の中央部に、位置決め用の凹部が設けられていてもよい。また、頭部１２２の座部（被接合材である鋼板１１と接触する面）に、軸部１２１を取り囲む凹部（いわゆる座部アンダーカット）が設けられていてもよい。このような凹部は、頭部１２２に弾性を付与し、これによりリベットのかしめ力を一層増大させる。また、頭部１２２の座部（被接合材と接触する面）に、１つ以上の突起部が設けられていても良い。このような突起部は、リベッティング時に被接合材にめり込むこと、又は被接合材との接合部を形成することにより、リベットのかしめ力を一層増大させる。突起部の形状は、円状、多角形状、軸部１２１を囲むリング状が挙げられる。

【0038】

リベットは、その頭部１２２を用いて鋼板１１をかしめる。そのため、頭部１２２の円相当径は、通し孔１１１の円相当径より大きくすることが好ましい。例えば、頭部１２２の円相当径が、通し孔１１１の円相当径より１．５ｍｍ以上大きくてもよい。また、頭部１２２の厚みは０．８ｍｍ～５．０ｍｍとすることが好ましい。頭部１２２の厚みが０．８ｍｍ未満だと、接合強度が十分に得られない。一方、頭部１２２の厚みが５．０ｍｍ超であると頭部が大きすぎ、他部品との干渉がおきやすくなる。

【0039】

接合部材１２が頭部１２２を持たない場合、塑性変形された接合部材１２の両端（即ち、変形部１２３）の円相当径は、通し孔１１１の円相当径より大きい（例えば１．５ｍｍ以上大きい）ことが好ましい。また、変形部１２３の厚みは、０．８ｍｍ～５．０ｍｍとすることが好ましい。接合部材１２の長さ、又はリベットの軸部１２１の長さを適宜選択することによって、変形部１２３の厚みを上述の範囲内とすることができる。

【0040】

接合部材１２の材質は、上述のように、鋼板１１の機械特性、及びホットスタンプ条件に応じて、適宜選択することができる。例えば鋼板１１が高強度鋼板である場合、接合部材１２も相応の強度を持つ高強度鋼材とすることが好ましい。

【0041】

接合部材１２は、例えば、コイル線材を切断し、次いで切削加工又は冷間鍛造加工することによって製造される。生産性の観点では、冷間鍛造加工が望ましい。接合部材１２は加工ままで用いてもよいが、接合部材１２の材質が鋼材である場合は、切削加工又は冷間鍛造加工後に焼入れ、焼戻し等の熱処理を接合部材１２に行っても良い。

【0042】

接合部材１２は表面処理を有しなくてもよい。一方、成形部品１に耐食性が必要な場合は、接合部材１２に表面処理がなされていてもよい。例えば接合部材１２が、亜鉛系めっき、アルミ系めっき、クロム系めっき、及びニッケル系めっきを有してもよい。特に、成形部品１に耐食性が必要な場合、接合部材１２はステンレス製でも良い。

【0043】

（Ｓ３）
次に、接合部材１２を塑性変形させて複数の鋼板１１を接合する。具体的には、接合部材１２の端部を塑性変形させて変形部１２３を形成する。接合部材１２が頭部１２２を有するリベットである場合は、接合部材１２の軸部１２１の先端を塑性変形させる。一方、接合部材１２が頭部１２２を有しない場合は、接合部材１２の両端を塑性変形させる。頭部１２２及び変形部１２３によって、又は一対の変形部１２３によって挟持されることにより、複数の鋼板１１は機械的に接合される。当然のことながら、頭部１２２に若干の塑性変形を生じさせてもよい。以下、接合部材１２を塑性変形させて複数の鋼板１１を接合することを、接合部材１２をかしめる、又は鋼板１１をかしめると称することがある。接合部材１２がリベットである場合、かしめとはリベッティングにあたる。

【0044】

接合部材１２をかしめる方法は特に限定されない。接合部材１２を室温で塑性変形させる冷間加工をしてもよいし、接合部材１２を加熱して軟化させてから塑性変形させる熱間加工をしてもよい。

【0045】

冷間加工は、工程数を減らせる点で好ましい。通常の冷間リベット接合によれば、リベット内に硬さのばらつきが生じうるが、本実施形態に係る成形部品の製造方法では、接合部材１２に熱処理が行われるので、硬さのばらつきが抑制される。

【0046】

一方、熱間加工は、塑性変形の際に接合部材１２の変形抵抗を減少させられる点で好ましい。接合部材１２を加熱する方法は特に限定されない。例えば、接合部材１２を通し孔１１１に挿通させる前に、接合部材１２を加熱炉などの加熱手段によって加熱してもよい。一方、接合部材１２を通し孔１１１に挿通させてから、接合部材１２を一対の電極で挟持し、通電加熱してもよい。例えば、一対の電極を加圧機能を有する電極（例えばスポット溶接用の電極）とすることは、加熱とかしめとを連続的に実施可能であるので好ましい。

【0047】

（Ｓ４）
次に、接合部材１２によって接合された複数の鋼板１１を加熱する。加熱の手段は限定されず、例えば炉加熱などの通常のホットスタンプにおいて用いられる種々の手段とすればよい。加熱条件も、鋼板１１の構成、及び成形部品１の用途に応じて、公知のホットスタンプの加熱条件から適宜選択することができる。例えば、鋼板１１の加熱温度はＡ３点以上、又は８３０℃以上９７０℃以下とすればよい。加熱時間は２分以上２０分以下とすればよい。

【0048】

（Ｓ５）
さらに、金型を用いて、加熱された複数の鋼板１１を塑性変形させる。これにより、成形部品１に求められる形状を鋼板１１に付与する。塑性変形は、通常のホットスタンプにおける塑性変形とすればよい。従って、塑性変形のために用いられる金型は、通常のホットスタンプ用の金型とすることができる。ただし、接合部材１２の頭部１２２又は変形部１２３が、鋼板１１のプレス成形の妨げとなる場合は、金型に凹部等を設けて、金型と頭部１２２又は変形部１２３との干渉を避けることが好ましい。また、金型と頭部１２２又は変形部１２３との干渉を避けることが難しい場合は、後述する図９に例示されるように、部材の底面部などの、金型と面接触する領域であって、鋼板１１の中央付近の領域に接合部材１２を配してもよい。このような箇所に配された接合部材１２は、金型と干渉しにくいからである。その他の場所には、スポット溶接などの別の接合手段を適用してもよい。

【0049】

（Ｓ６）
そして、鋼板１１に接触させた金型を用いて鋼板１１を冷却する。これにより、鋼板１１を焼き入れして、成形部品１に必要な機械特性を鋼板１１に付与する。ホットスタンプ用の金型は、通常、その内部に冷媒流路を有しており、ホットスタンプの際には冷媒流路に冷媒が流通している。従って、鋼板１１を塑性変形させるためにホットスタンプ用の金型を鋼板１１に接触させた瞬間から、鋼板１１から金型への熱移動が生じる。この熱移動によって、鋼板１１が冷却される。冷却条件は特に限定されず、鋼板１１の構成、及び成形部品１の用途に応じて、公知のホットスタンプの冷却条件から適宜選択することができる。

【0050】

Ｓ４～Ｓ６の一連のプロセスにおいて鋼板１１が加熱及び冷却されると、鋼板１１を接合する接合部材１２も、必然的に加熱及び冷却される。少なくとも、鋼板１１と接合部材１２との間に熱移動が生じるからである。例えば、金型が接合部材１２に接していなくとも、金型を用いて鋼板１１を冷却すると、接合部材１２から鋼板１１への熱移動が生じることにより、接合部材１２も間接的に冷却される。また、当然のことながら、接合部材１２を直接的に加熱及び冷却してもよい。例えば、金型を接合部材１２にも接触させて、接合部材１２を直接的に冷却してもよい。

【0051】

接合部材１２が冷間加工されており、かしめの直後に接合部材１２の内部で硬さのばらつきが生じていたとしても、接合部材１２の加熱及び冷却を経て、硬さのばらつきは緩和される。また、接合部材１２が熱間加工されており、かしめの直後に接合部材１２の周囲で鋼板１１の軟化が生じていたとしても、鋼板１１の加熱及び冷却を経て、鋼板１１の軟化部が焼き入れされて、軟化が緩和される。

【0052】

第１の実施形態に係る成形部品の製造方法によれば、機械接合され、且つ、鋼板１１の軟化及び接合部材１２の硬さばらつきが抑制された成形部品１が得られる。従って、第１の実施形態に係る成形部品の製造方法によれば、溶接によるＣＴＳ低下が回避され、鋼板１１の軟化による接合強度低下、及び接合部材１２の硬さばらつきによる接合強度低下が抑制された、高い強度を有する成形部品１を製造することができる。

【0053】

次に、本発明の第２の実施形態に係る成形部品の製造方法について説明する。第２の実施形態に係る成形部品の製造方法は、図２に示されるように
（ｓ１）通し孔１１１がそれぞれに配された複数の鋼板１１の少なくとも一部を、通し孔１１１を揃えるように重ね合せる工程と、
（ｓ２）通し孔１１１に接合部材１２を挿通させる工程と、
（ｓ３）通し孔１１１に接合部材１２が挿通された複数の鋼板１１を加熱する工程と、
（ｓ４）金型を用いて、加熱された複数の鋼板１１を塑性変形させ、且つ接合部材１２を塑性変形させて複数の鋼板１１を接合する工程と、
（ｓ５）鋼板１１に接触させた金型を用いて鋼板１１を冷却することによって、鋼板１１を焼き入れする工程と
を備える。以下に、第１の実施形態に係る成形部品の製造方法と対比しながら、第２の実施形態に係る成形部品の製造方法について詳細に説明する。

【0054】

（ｓ１、ｓ２）
まず、通し孔１１１がそれぞれに配された複数の鋼板１１の少なくとも一部を、通し孔１１１を揃えるように重ね合せる。次いで、通し孔１１１に接合部材１２を挿通させる。重ね合わせ及び挿通は、第１の実施形態に係る成形部品の製造方法と同様に実施すればよい。また、鋼板及び１１、通し孔１１１、及び接合部材１２の構成も、第１の実施形態に係る成形部品の製造方法におけるそれらに準じる。

【0055】

（ｓ３）
そして、通し孔１１１に接合部材１２が挿通された複数の鋼板１１を加熱する。鋼板１１を加熱する段階で接合部材１２のかしめが行われていない点において、第２の実施形態は、第１の実施形態とは異なる。ただし、鋼板１１の加熱のその他の諸条件に関し、第１の実施形態と第２の実施形態とは同様とすることができる。

【0056】

（ｓ４）
次いで、金型を用いて、加熱された複数の鋼板１１を塑性変形させ、且つ接合部材１２を塑性変形させて複数の鋼板１１を接合する（上述の「かしめ」に相当）。鋼板１１の塑性変形と、接合部材１２のかしめとを同時に行う点において、第２の実施形態は、第１の実施形態とは異なる。ただし、鋼板１１の塑性変形のその他の諸条件に関し、第１の実施形態と第２の実施形態とは同様とすることができる。
金型の形状は、接合部材１２の配置などに応じた設計することが好ましい。例えば、金型に凹部を設け、この凹部において金型と接合部材１２とが接触するようにしてもよい。これにより、金型を用いた接合部材１２の塑性変形を、一層安定的に実施することができる。また、金型と頭部１２２又は変形部１２３との干渉が生じる場合は、後述する図９に例示されるように、部材の底面部などの、金型と面接触する領域であって、鋼板１１の中央付近の領域に接合部材１２を配してもよい。このような箇所に配された接合部材１２は、金型と干渉しにくいからである。その他の場所には、スポット溶接などの別の接合手段を適用してもよい。

【0057】

（ｓ５）
さらに、鋼板１１に接触させた金型を用いて鋼板１１を冷却することによって、鋼板１１を焼き入れする。鋼板１１の冷却は、第１の実施形態に係る成形部品の製造方法と同様に実施すればよい。

【0058】

第２の実施形態に係る成形部品の製造方法においては、鋼板１１の塑性変形と、接合部材１２のかしめとを同時に行う。そのため、第２の実施形態に係る成形部品の製造方法は、工程数を少なくできる点で、第１の実施形態よりも好ましい。一方、第２の実施形態では、鋼板１１を加熱する時点、及び鋼板１１に金型をセットする時点において、接合部材１２は鋼板１１に固定されていない。そのため、第２の実施形態に係る成形部品の製造方法では、第１の実施形態よりも、接合部材１２が脱落するおそれが高い。なお、いずれの成形部品の製造方法によっても、同様の構成を有する成形部品１を得ることができる。従って、第２の実施形態に係る成形部品の製造方法によっても、溶接によるＣＴＳ低下が回避され、鋼板１１の軟化による接合強度低下、及び接合部材１２の硬さばらつきによる接合強度低下が抑制された、高い強度を有する成形部品１を製造することができる。

【0059】

第１、及び第２の実施形態に係る成形部品の製造方法のいずれも、上記以外の種々の好ましい構成を具備することができる。以下に、好ましい構成について説明する。

【0060】

本実施形態に係る成形部品の製造方法では、接合部材１２以外の接合手段を併用して鋼板１１を接合してもよい。異なる２種以上の接合手段を組み合わせることにより、成形部品１の接合強度を一層高めることができる。

【0061】

例えば、機械接合よりも溶接の方が、通常は作業効率が高い。そのため、鋼板１１の接合を主に溶接によって行い、特に接合強度が必要とされる箇所にのみ接合部材１２による機械接合を適用してもよい。具体的には、成形部品の製造方法が、複数の鋼板１１を加熱する前に、複数の鋼板１１の重ね合わせ部を、例えばスポット溶接、シーム溶接、レーザ溶接、及びアーク溶接（例えばＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接、ＣＯ_２溶接、及びプラズマ溶接等）からなる群から選択される一種以上の手段で溶接する工程をさらに備えてもよい。これにより、機械接合部と溶接部との両方を有する成形部品１が得られる。
溶接を行うタイミングは任意であるが、ホットスタンプ前、即ち鋼板１１の加熱の前に行うことが好ましい。これにより、溶接金属及び熱影響部に焼入れを行い、溶接部の接合強度を向上させることができる。また、鋼板１１を重ね合わせた後、且つ通し孔１１１に接合部材１２を挿通させる前に溶接をすると、部品組立て精度が向上し、さらに複数の鋼板１１それぞれの通し孔１１１同士の位置関係が固定され、接合部材１２の挿通が安定化するので、一層好ましい。

【0062】

上述の焼き入れ後の鋼板の機械特性は特に限定されないが、例えば、焼き入れによって、複数の鋼板１１のうち、最も硬い鋼板の母材部１１２の硬さを４００ＨＶ以上７３０ＨＶ以下としてもよい。ここで、鋼板の母材部１１２とは、後述するように、焼き入れ後の複数の鋼板１１におけるかしめ部１１３以外の領域のことである。かしめ部１１３とは、複数の鋼板１１において、通し孔１１１の近傍における接合部材１２によってかしめられた領域である。硬さが４００ＨＶ以上７３０ＨＶ以下の鋼板は、引張強さ１２００ＭＰａ以上の高強度鋼板に相当する。焼き入れによって、複数の鋼板１１のうち、最も硬い鋼板の母材部１１２の硬さを、より望ましくは５５０ＨＶ以上７３０ＨＶ以下としてもよい。このような鋼板は、引張強さ１８００ＭＰａ以上の高強度鋼板に相当する。このような鋼板を１枚以上含む成形部品１は、高い強度を有することができる。
なお、通常の溶接（例えばスポット溶接）によって引張強さ１８００ＭＰａ以上の高強度鋼板を溶接すると、溶接部が脆化して接合強度（特にＣＴＳ）が損なわれる。一方、本実施形態に係る成形部品１は、少なくとも１か所以上が機械的に接合され、さらに接合部材の硬さのばらつき及び鋼板の軟化が抑制されているので、高い接合強度が確保されたものとされる。焼き入れによって、最も硬い鋼板の母材部１１２の硬さを４２０ＨＶ以上、４５０ＨＶ以上、又は５００ＨＶ以上又は５５０ＨＶ以上としてもよい。焼き入れによって、最も硬い鋼板の母材部１１２の硬さを７００ＨＶ以下、６５０ＨＶ以下としてもよい。

【0063】

成形部品の製造方法が、通し孔１１１に接合部材１２を挿通させた後、且つ接合部材１２を塑性変形させる前に、接合部材１２を鋼板１１に固定する工程をさらに備えてもよい。これにより、通し孔１１１からの接合部材１２の脱落を防止可能である。第２実施形態に係る成形部品の製造方法では、通し孔１１１に接合部材１２を挿通させてから、接合部材１２を塑性変形させるまでに、複数のプロセスを経る。従って、特に第２実施形態に係る成形部品の製造方法において、接合部材１２を鋼板１１に固定する利益は大きい。

【0064】

接合部材１２を鋼板１１に固定する手段は特に限定されず、プロジェクション溶接、圧入などの種々の接合手段を選択することができる。接合部材１２が、通し孔１１１の直径よりも大きい直径を有する頭部１２２を有する場合（即ち、接合部材１２が上述のリベットである場合）、頭部１２２と、この頭部１２２に接する鋼板１１とを接合することにより、接合部材１２を鋼板１１に固定することができる。この場合も接合手段は特に限定されないが、例えば図３に示されるように、頭部１２２の、鋼板１１と向かい合う面に突起１２２１が設けられている場合、プロジェクション溶接によって接合部材１２を鋼板１１に固定することができる。

【0065】

例えば図４に示されるように、頭部１２２の近傍に、軸部１２１を取り囲み、その直径が通し孔１１１の直径よりも大きい凸部１２１１を設け、凸部１２１１と頭部１２２との間に鋼板１１を嵌入させてもよい。これにより、接合部材１２を鋼板１１に機械的に固定することができる。通し孔１１１に接合部材１２を挿通させるときに、パンチなどを用いて接合部材１２を押し込めば、凸部１２１１と頭部１２２との間に鋼板１１を嵌入させることができる。凸部１２１１と頭部１２２との間隔は、凸部１２１１と頭部１２２との間に嵌入させる鋼板１１の厚さよりも大きくすればよい。

【0066】

なお、上述の手順による接合は、成形部品の一部において行われても、成形部品の全体にわたって行われてもよい。即ち、一か所以上において上述の手順による接合が行われる成形部品の製造方法は、本実施形態に係る成形部品の製造方法とみなされる。

【0067】

次に、本発明の第３の実施形態に係る成形部品について説明する。例えば図５に示されるように、本実施形態に係る成形部品１は、通し孔１１１がそれぞれに配された複数の鋼板１１であって、母材部１１２と、通し孔１１１の近傍のかしめ部１１３とを有し、通し孔１１１を揃えるように重ね合わせられた複数の鋼板１１と、通し孔１１１に挿通され、複数の鋼板１１を接合する接合部材１２と、を備え、接合部材１２の硬さの最大値と最小値との差が６０ＨＶ以下であり、複数の鋼板１１それぞれにおいて、母材部１１２の硬さからかしめ部１１３の硬さの最小値を引いた値が８０ＨＶより小さい。

【0068】

以下、本実施形態に係る成形部品１について詳述する。ここで、便宜上、本実施形態に係る成形部品１を説明するにあたり、上述した本実施形態に係る成形部品の製造方法の説明を適宜参照する。ただし、本実施形態に係る成形部品１の製造方法は特に限定されない。以下に述べる諸要件を満たす限り、いかなる製造方法によって得られた成形部品１も、本発明の課題を解決することができるので、本実施形態に係る成形部品１とみなされる。

【0069】

本実施形態に係る成形部品１は、通し孔１１１がそれぞれに配された複数の鋼板１１を有する。即ち、複数の鋼板１１それぞれは、１つ以上の通し孔１１１を有する。また、便宜上、複数の鋼板１１において、通し孔１１１の近傍における接合部材１２によってかしめられた領域をかしめ部１１３と称し、それ以外の領域を母材部１１２と称する。

【0070】

本実施形態に係る成形部品１では、複数の鋼板１１それぞれにおいて、母材部１１２の硬さからかしめ部１１３の硬さの最小値を引いた値が８０ＨＶより小さい。これは、複数の鋼板１１それぞれにおいて、接合部材１２の近傍の軟化が８０ＨＶ未満に抑制されていることを意味する。通常の熱間リベット接合によって得られた成形部品では、リベットの熱によって、複数の鋼板１１のかしめ部１１３が８０ＨＶ以上軟化する。一方、本実施形態に係る成形部品１では、例えばかしめ後に鋼板１１を加熱及び冷却することによりかしめ部１１３が焼き入れられて、鋼板１１の軟化部が取り除かれているのである。母材部１１２の硬さからかしめ部１１３の硬さの最小値を引いた値は、７０ＨＶ以下、６５ＨＶ以下、又は６０ＨＶ以下であってもよい。

【0071】

母材部１１２の硬さＨ１からかしめ部１１３の硬さの最小値Ｈ２を引いた値は、
・接合部材１２の中心軸を実質的に含む面で成形部品１を切断し、
・断面において鋼板１１の板厚中心に沿って連続的に硬さを測定し（測定荷重：０．５ｋｇｆ、０．２５ｍｍピッチ）、
・横軸を測定位置とし且つ縦軸を硬さとして測定結果をプロットすることにより鋼板１１の硬さ分布グラフを作成し、
・このグラフから母材部１１２の硬さＨ１及びかしめ部１１３の硬さの最小値Ｈ２を読み取る
ことによって算出可能である。図６に、鋼板１１の硬さ分布グラフの概念図を示す。通し孔１１１から十分に離れており、硬さが安定している領域の硬さを、母材部１１２の硬さＨ１とみなす。また、通し孔１１１の近傍における、硬さが最小の領域の硬さを、かしめ部１１３の硬さの最小値Ｈ２とみなす。硬さが最小の領域（図６のグラフにおける谷底）の位置に関わらず、硬さが最小の領域と、硬さが安定している領域との間の硬度差が８０ＨＶ未満である鋼板は、母材部１１２の硬さＨ１からかしめ部の硬さの最小値Ｈ２を引いた値が８０ＨＶより小さい鋼板であるとみなされる。成形部品１を構成するすべての鋼板１１に関して上述の測定を行った結果、全ての鋼板において硬度差が８０ＨＶ未満である成形部品は、複数の鋼板それぞれにおいて、母材部１１２の硬さＨ１からかしめ部１１３の硬さの最小値Ｈ２を引いた値が８０ＨＶより小さい成形部品であるとみなされる。なお、上記方法によってかしめ部１１３の硬さの最小値Ｈ２を特定する際に、かしめ部１１３の大きさを考慮する必要はない。従って、本実施形態に係る成形部品１において、かしめ部１１３の大きさは特に限定されない。

【0072】

また、本実施形態に係る成形部品１は、通し孔１１１に挿通された軸部１２１と、軸部１２１の両端に設けられ、複数の鋼板１１を挟持する支持部とを有する接合部材１２を有する。

【0073】

接合部材１２が、図５に例示されるように頭部１２２及び軸部１２１を有するリベットをかしめることによって得られたものである場合、２つの支持部のうち一方は頭部１２２であり、他方は軸部１２１の先端を塑性変形させて得られる変形部１２３である。接合部材１２が、頭部１２２を有しない棒状形状の接合部材をかしめることによって得られたものである場合、２つの支持部の両方が変形部１２３である。成形部品１において、頭部１２２と変形部１２３とは同じ役割を果たしており、両者を区別する必要はない。そのため、頭部１２２と変形部１２３との両方を包含する概念として、支持部との用語を用いる。

【0074】

本実施形態に係る成形部品１では、接合部材１２の硬さの最大値と最小値との差が６０ＨＶ以下である。これは、接合部材１２において、接合部材１２の硬さばらつきが６０ＨＶ以下に抑制されていることを意味する。通常の冷間リベット接合によって得られた成形部品では、不均一に生じた加工硬化によって、リベット内部の硬さばらつきが６０ＨＶ超となる。一方、本実施形態に係る成形部品１では、例えばかしめ後に接合部材１２を加熱及び冷却することにより、不均一に導入された歪みの影響が取り除かれているのである。接合部材１２の硬さの最大値と最小値との差は、５５ＨＶ以下、５０ＨＶ以下、又は４０ＨＶ以下であってもよい。

【0075】

接合部材１２の硬さの最大値と最小値との差は、
・接合部材１２の中心軸を実質的に含む面で成形部品１を切断し、
・断面において接合部材１２の硬さを連続的に測定（測定荷重：０．５ｋｇｆ、０．５０ｍｍピッチ）し、
・測定値の最大値と最小値とを特定する
ことによって算出可能である。ここで、接合部材１２の硬さの測定は、例えば図７に示されるように、一方の支持部の厚さ中心に沿った直線Ｘと、軸部１２１を斜めに通る直線Ｙと、他方の支持部の厚さ中心に沿った直線Ｚとを通るように連続的に行えばよい。これにより、接合部材１２の硬さ分布を十分に把握することができる。図７に示される経路に沿った接合部材１２の連続的な硬さ測定における硬さの最小値と最大値との差が６０ＨＶ以下である成形部品は、接合部材の硬さの最大値と最小値との差が６０ＨＶ以下である成形部品であるとみなされる。

【0076】

上述の要件が満たされる限り、本実施形態に係る成形部品１のその他の構成は、特に限定されない。例えば、複数の鋼板１１及びその通し孔１１１、並びに接合部材１２の具体的な態様は、第１の実施形態に係る成形部品の製造方法における例に準じて適宜選択することができる。

【0077】

複数の鋼板１１のうち、最も硬い鋼板の母材部１１２の硬さが４００ＨＶ以上７３０ＨＶ以下であってもよい。このような鋼板は、引張強さ１２００ＭＰａ以上の高強度鋼板に相当する。複数の鋼板１１のうち、最も硬い鋼板の母材部１１２の硬さは、より望ましくは５５０ＨＶ以上７３０ＨＶ以下であってもよい。このような鋼板は、引張強さ１８００ＭＰａ以上の高強度鋼板に相当する。このような鋼板を１枚以上含む成形部品１は、高い強度を有することができる。なお、通常の溶接（例えばスポット溶接）によって引張強さ１８００ＭＰａ以上の高強度鋼板を溶接すると、溶接部が脆化して接合強度（特にＣＴＳ）が損なわれる。一方、本実施形態に係る成形部品１は、少なくとも１か所以上が機械的に接合され、さらに接合部材の硬さのばらつき及び鋼板の軟化が抑制されているので、高い接合強度が確保されたものとされる。最も硬い鋼板の母材部１１２の硬さが４２０ＨＶ以上、４５０ＨＶ以上、又は５００ＨＶ以上又は５５０ＨＶ以上であってもよい。最も硬い鋼板の母材部１１２の硬さが７００ＨＶ以下、６５０ＨＶ以下であってもよい。

【0078】

本実施形態に係る成形部品１では、接合部材１２以外の接合手段を併用して鋼板１１を接合してもよい。異なる２種以上の接合手段を組み合わせることにより、成形部品１の接合強度を一層高めることができる。例えば成形部品１が、複数の鋼板１１の重ね合わせ部に設けられた、スポット溶接部、レーザ溶接部（線状、円状、リング状、Ｃ字状、Ｕ字状、点状、ジグザク状）、シーム溶接部及びアーク溶接部（例えばＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接、ＣＯ_２溶接、及びプラズマ溶接等によって形成された溶接部）からなる群から選択される一種以上をさらに備えてもよい。また、成形部品１が、第１の実施形態に係る成形部品の製造方法において例示された別の接合手段をさらに備えてもよい。

【0079】

なお、上述の構成を有する接合部は、成形部品１の一部にのみ設けられても、成形部品１の全体にわたって設けられてもよい。即ち、一か所以上において上述の要件が満たされる接合部を有する成形部品は、本実施形態に係る成形部品１とみなされる。

【0080】

次に、本発明の別の態様に係る自動車部品について説明する。本実施形態に係る自動車部品は、本実施形態に係る成形部品を有する。これにより、本実施形態に係る自動車部品は、高い強度を有する。ただし、上述された本実施形態に係る成形部品を自動車部品以外の任意の機械部品に適用することも、当然のことながら妨げられない。

【0081】

本実施形態に係る自動車部品とは、例えば、衝突安全性を確保するために重要な部材であるバンパー、及びＢピラーである。また、Ａピラー、サイドシル、フロアメンバー、フロントサイドメンバーキック部、リアサイドメンバー、フロントサスタワー、トンネルリンフォース、トルクボックス、シート骨格、バッテリーケースのフレームおよびそれらのピラー同士の結合部（Ｂピラーとサイドシルの結合部、Ｂピラーとルーフレールの結合部、ルーフクロスメンバーとルーフレールの結合部）を、本実施形態に係る自動車部品としてもよい。

【0082】

図８Ａ及び図８Ｂに、本実施形態に係る自動車部品２の一例であるＢピラーの斜視図及び断面図を示す。なお、図８Ｂは、図８Ａに示されたＢピラーのＶＩＩＩｂにおける断面図である。図９に、本実施形態に係る自動車部品２の一例であるフロアリンフォースの断面図を示す。この自動車部品２は、接合部材１２による接合箇所と、溶接部１３による接合箇所との両方を備える。

【実施例】

【0083】

以下の条件で、成形部品を模擬した種々の十字引張試験片を作製した。なお、鋼板の熱処理条件は、通常のホットスタンプの熱履歴を模擬したものである。
・鋼板の枚数：２枚
・鋼板の板厚：いずれも１．６ｍｍ
・鋼板の種類：いずれもホットスタンプ処理後の硬さが約６００ＨＶとなるホットスタンプ鋼板（引張強さ２０００ＭＰａ相当）
・鋼板の成分：いずれも０．３５％Ｃ－０．２％Ｓｉ－１．２％Ｍｎ－Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂ添加
・鋼板の通し孔の直径：７．０ｍｍ
・接合部材の種類：以下のリベット１及びリベット２のいずれか
リベット１（ホットスタンプ後の平均硬さが約４５０ＨＶ）
リベット２（ホットスタンプ後の平均硬さが約２２０ＨＶ）
・リベットの形状：軸の直径６．０ｍｍ、軸長１０．０ｍｍ、頭部の直径１２．０ｍｍ、頭部厚み１．８ｍｍ
・鋼板の熱処理：９００℃の加熱炉に６分保管し、次いで水冷された金型で鋼板を冷却
・リベット接合工程：以下の冷間かしめ及び熱間かしめのいずれか
加熱前かしめ（鋼板を加熱炉に装入する前に室温で実施）
加熱後かしめ（水冷された金型で鋼板を冷却する際に、金型を用いて実施）
・後処理：試料作成後、十字引張強さ（ＪＩＳ Ｚ ３１３７）の評価前に、表面スケール除去を目的としたショットブラストを実施
なお、リベットの軸は中実とした。十字引張試験片の形状は、ＪＩＳ Ｚ ３１３７の規定に従うものとした。接合手段（リベット、レーザ溶接部、又はスポット溶接部）が１つだけである試験片においては、接合手段を試験片の中央に配置した。リベットと溶接とを組み合わせた試験片においては、リベット（接合部材１２）と溶接部１３とを図１０に示すように配置した。２つの接合手段の中心間の距離は１０ｍｍとし、また、２つの接合手段の中心が試験片中心から等距離に配置されるようにした。

【0084】

また、比較のために、一部の試験片ではリベット接合に代えて、又はリベット接合に加えて、溶接を行った。溶接条件は表１に示す。なお、溶接は、鋼板を加熱炉に装入する前に実施した。従って、溶接のみが行われた試験片は、パッチワーク工法によって製造された成形部品に相当する。さらに、参考のために、リベットの平均硬さを測定した。平均硬さは、図７に示される経路に沿って連続的に測定された硬さの平均値である。

【0085】

【表1】

【0086】

表１に示されるように、接合部材をかしめて鋼板を機械接合する発明例のＣＴＳは、従来のパッチワーク工法による比較例のＣＴＳをはるかに上回っていた。即ち、発明例の試料は、高い強度を有していた。

【0087】

次に、表１に開示された発明例３～６におけるリベットの硬さばらつき、及び鋼板の軟化の程度を評価した。比較のために、以下の手順で通常のリベット接合を模擬した試料を作成し、これらのリベットの硬さばらつき、及び鋼板の軟化の程度も評価した。リベットの硬さばらつき、及び鋼板の軟化の程度の評価方法は、上述した通りとした。
・比較例のリベット接合工程：以下の冷間かしめ及び熱間かしめのいずれか
冷間かしめ（鋼板の冷却が完了後、加熱前かしめと同じ方法で実施）
熱間かしめ（通電かしめにより実施。鋼板の冷却が完了後、通電及び加圧が可能な電極を用いて通電加熱しながら実施。加圧力：４５０ｋｇｆ、通電時間：０．４秒、電流値：６．５ｋＡとした）

【0088】

【表2】

【0089】

表２に示されるように、通常の冷間かしめによって得られた試料では、リベットの硬さばらつきが著しくなった。また、従来の通電かしめによって得られた試料では、リベット近傍における鋼板の軟化が著しかった。一方、鋼板を機械接合してから部品全体にホットスタンプする発明例においては、リベットの硬さばらつき、及び鋼板の軟化が抑制されていた。

【産業上の利用可能性】

【0090】

本発明によれば、高い強度を有する成形部品の製造方法、成形部品、及び自動車部品を提供することができる。従って、本発明は高い産業上の利用可能性を有する。

【符号の説明】

【0091】

１ 成形部品
１１ 鋼板
１１１ 通し孔
１１２ 母材部
１１３ かしめ部
１２ 接合部材
１２１ 軸部
１２１１ 凸部
１２２ 頭部
１２２１ 突起
１２３ 変形部
１３ 溶接部
２ 自動車部品
Ｈ１ 母材部の硬さ
Ｈ２ かしめ部の硬さの最小値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】