[go: up one dir, main page]

KR20120016777A - 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치 및 그 성형방법 - Google Patents

국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치 및 그 성형방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120016777A
KR20120016777A KR1020100079222A KR20100079222A KR20120016777A KR 20120016777 A KR20120016777 A KR 20120016777A KR 1020100079222 A KR1020100079222 A KR 1020100079222A KR 20100079222 A KR20100079222 A KR 20100079222A KR 20120016777 A KR20120016777 A KR 20120016777A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mold
temperature mold
high temperature
low temperature
hot stamping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020100079222A
Other languages
English (en)
Inventor
김선웅
김원혁
이현우
김용석
Original Assignee
주식회사 엠에스 오토텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엠에스 오토텍 filed Critical 주식회사 엠에스 오토텍
Priority to KR1020100079222A priority Critical patent/KR20120016777A/ko
Publication of KR20120016777A publication Critical patent/KR20120016777A/ko
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/022—Stamping using rigid devices or tools by heating the blank or stamping associated with heat treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/26—Programme control arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/34—Heating or cooling presses or parts thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

열처리 대상에 연성영역 및 고강도영역을 형성하여 국부적 강도 제어를 구현하는 핫스탬핑 성형장치 및 성형방법이 소개된다. 특히, 핫스탬핑 성형방법은 300~500℃를 유지하는 고온영역과 20~80℃를 유지하는 상온영역을 갖는 금형을 준비하고, 가열로에서 가열된 열처리 대상물을 준비된 금형에 투입하며, 금형의 고온영역 및 상온영역에 의해 연성영역 및 고강도영역이 열처리 대상물에 각각 형성되도록, 금형에 투입된 열처리 대상물을 가압 및 열처리한다.

Description

국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치 및 그 성형방법 {MOLDING APPARATUS AND METHOD OF HOT STAMPING FOR CONTROLING PARTIAL STRENGTH}
본 발명은 고강도 차체부품의 충돌에너지 흡수율을 향상하기 위한 핫스탬핑 성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 국부적인 가열 및 냉각을 통한 온도 제어를 통해 강판에 고강도 영역 및 연성 영역을 구현하는 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치 및 그 성형방법에 관한 것이다.
일반적으로 핫스템핑 방식은 절단된 원소재(철판)을 고온으로 달군 후에 금형으로 성형함과 동시에, 그 금형에 냉각(cooling) 효과를 주어 원소재의 온도를 급격하게 낮추는 퀀칭(puenching) 효과를 통해 원소재의 강도를 원래 보다 2~3배 이상으로 향상시키는 방식이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 종래 핫스탬핑 기술의 경우, 권취된 브론 강판 코일(C)로부터 경화되기 전의 블랭크(B)가 가열로(O)를 통해 가열된 후, 로봇(R)을 통해 프레스(P)측으로 이송되어 프레스 성형된다.
여기서, 프레스는 프레스 경화용 금형의 상,하부 금형을 채용하고, 냉각수는 블랭크의 표면 조직 경화를 위해 상,하부 금형의 냉각수 공급부측으로 공급되어 블랭크를 냉각시킨다.
이러한 핫스템핑 기술은 가공시 고온으로 브론 철판을 가열함으로써 브론 철판의 성질이 매우 부드러워지고 늘어나는 성질이 탁월해져 성형성이 우수해진다. 따라서 핫스템핑을 이용하면 브론 철판의 초고강도를 확보함과 동시에 우수한 성형성으로 원하는 부품을 제조할 수 있다.
그런데 핫스템핑 기술을 통해 제조된 부품의 경우, 부품 전체에 걸쳐 고강도가 유지되므로, 차량 충돌시 에너지 흡수를 위한 변형이 쉽게 이루어지지 않으며, 따라서 차량 충돌이 발생하게 되면, 승객은 차량 충돌로 인한 외부 충격으로부터 큰 상해를 입게된다는 문제가 발생되었다.
한편, 차량 충돌로 인한 충돌에너지를 흡수하기 위해, 저강도 소재의 멤버류에 고강도 소재의 레인포스를 추가함으로써, 부분적으로 강도를 강화하는 방안이 고려될 수 있겠으나, 이 경우 제조원가가 상승되고 차량 중량이 증가되어 연비가 저하된다.
이에 차량 충돌시 부품에 변형을 유도하여 차량 충돌로 인한 충돌에너지의 에너지 흡수율을 높이는 방안이 요구되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 열처리 대상에 연성영역 및 고강도영역을 형성하여 충돌에너지의 흡수율을 향상시키고 경량화를 구현하는 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치 및 그 성형방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 핫스탬핑 성형장치는, 상부금형, 하부금형, 감지부 및 온도컨트롤러를 포함하되, 상부금형은 상부 저온금형과 상기 상부 저온금형에 조립되는 상부 고온금형과 열차단을 위해 상기 상부 저온금형과 상부 고온금형 사이에 배치되는 상부 차단부재를 포함하고, 하부금형은 하부 저온금형과 상기 하부 저온금형에 조립되는 하부 고온금형과 열차단을 위해 상기 하부 저온금형과 하부 고온금형 사이에 배치되는 하부 차단부재를 포함하고, 감지부는 상기 상부 고온금형 및 하부 고온금형의 온도를 감지하고, 온도컨트롤러는 상기 감지부에서 감지된 측정온도가 목표 온도로 보상되도록 상기 상부 고온금형 및 하부 고온금형의 온도를 조절한다.
이때, 상기 상부 저온금형 및 하부 저온금형의 내부에는 금형을 20~80℃를 유지하기 위한 냉각채널이 구비되고, 상기 상부 고온금형 및 하부 고온금형의 내부에는 금형을 300~500℃로 유지하기 위한 가열코일이 구비되는 것이 바람직하다. 상기 상부 저온금형 및 상부 고온금형의 상면에는 연속성을 갖는 철부가 형성되고, 상기 하부 저온금형 및 하부 고온금형의 상면에는 연속성을 갖는 요부가 형성되고, 상기 상부 저온금형에는 상기 상부 고온금형이 안착되는 상부 조립홈부가 형성되고, 상기 하부 저온금형에는 상기 하부 고온금형이 안착되는 하부 조립홈부가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상부 저온금형에는 상기 상부 차단부재가 안착되기 위한 상부 장착홈이 형성되고, 상기 하부 저온금형에는 상기 하부 차단부재가 안착되기 위한 하부 장착홈이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 상부 장착홈은 상기 상부 고온금형의 측벽에 접하는 상부 저온금형에 상기 상부 차단부재의 크기에 대응되게 형성되는 상부 수직 장착홈과, 상기 상부 고온금형의 상부에 접하는 상부 저온금형에 돌출 형성된 복수의 돌출리브 사이로 상기 상부 차단부재가 삽입되는 상부 수평 장착홈을 포함하고, 상기 하부 장착홈은 상기 하부 고온금형의 측벽에 접하는 하부 저온금형에 상기 하부 차단부재의 크기에 대응되게 형성되는 하부 수직 장착홈과, 상기 하부 고온금형의 하부에 접하는 하부 저온금형에 돌출 형성된 복수의 돌출리브 사이로 상기 하부 차단부재가 삽입되는 하부 수평 장착홈을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 핫스탬핑 성형방법은, 300~500℃를 유지하는 고온영역과 20~80℃를 유지하는 상온영역을 갖는 금형을 준비하는 단계와, 가열로에서 가열된 열처리 대상물을 상기 준비된 금형에 투입하는 단계와, 상기 금형의 고온영역 및 상온영역에 의해, 상기 열처리 대상물에 연성영역 및 고강도영역이 각각 형성되도록 상기 금형에 투입된 열처리 대상물을 가압 및 열처리하는 단계를 포함한다.
상기 열처리 대상물의 연성영역은 페라이트와 펄라이트의 혼합조직을 갖고, 상기 열처리 대상물의 고강도영역은 마르텐사이트 조직을 갖는 것이 바람직하다. 상기 금형은 상기 열처리 대상물을 가압하기 위한 철부를 갖는 상부금형 및 요부를 갖는 하부금형으로 구성되고, 상기 상부금형은 상부 저온금형과, 상기 상부 저온금형에 조립되는 상부 고온금형과, 열차단을 위해 상기 상부 저온금형과 상부 고온금형 사이에 배치되는 상부 차단부재를 포함하고, 상기 하부금형은 하부 저온금형과, 상기 하부 저온금형에 조립되는 하부 고온금형과, 열차단을 위해 상기 하부 저온금형과 하부 고온금형 사이에 배치되는 하부 차단부재를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 다음과 같은 현저한 효과가 구현될 수 있다.
첫째, 본 발명은 상부금형 및 하부금형을 국부적으로 가열 및 냉각시킴으로써, 성형품의 외관 품질을 향상시키고, 성형품들의 품질 편차를 최소화할 수 있다는 이점이 있다.
둘째, 본 발명은 열처리 대상물인 차량 부품에 연성영역과 고강도영역을 형성함으로써, 차량 충돌시 부품 변형을 통해 충돌에너지를 효과적으로 흡수하고, 차량 충돌로부터 승객을 안전하게 보호할 수 있다는 이점이 있다.
셋째, 본 발명은 강도보강을 위한 고강도 소재의 레인포스를 별도로 사용하지 않으므로, 차량 부품을 경량화하여 차량의 운동성능 및 연비를 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치의 상부금형을 도시한 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치의 하부금형을 도시한 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치의 설치 상태를 도시한 상태도.
도 5a는 본 발명에 따른 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치의 금형을 나타낸 사진.
도 5b는 본 발명에 따른 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치의 실시예에 따른 그래프.
도 6은 종래 기술에 따른 핫스탬핑 공정을 개략적으로 나타낸 구성도.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 핫스탬핑 성형장치는 국부가열된 금형을 통해 열처리 대상물에 연성영역과 고강도영역을 형성함으로써, 열처리 대상물에 대한 국부적 강도 제어가 구현되도록 한다.
이를 구현하기 위해, 핫스탬핑 성형장치는 국부가열이 이루어지는 상부금형(100)과 하부금형(200)을 포함하여 구성된다.
상부금형(100)은 금형에 투입된 열처리 대상물의 상부면을 가압하여 성형하기 위한 것으로, 해당 하면에 열처리 대상물의 상부면에 대응되는 철부가 형성된다. 여기서, 열처리 대상물은 차체와 조립이 가능하도록 성형이 이루어지는 차체패널과 같은 부품으로서, 본 실시예에서는 브론 강판이 사용된다.
도 2는 본 발명에 따른 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치의 상부금형의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상부금형(100)은 상부 저온금형(110)과 상부 고온금형(120)이 서로 조립되어 구성된다. 이때, 상부금형(100)이 상부 저온금형(110)과 상부 고온금형(120)으로 분해 조립되므로, 열변화에 따른 부분적인 파손시에도 해당 부분만의 교체가 가능하고 상부 저온금형(110)과 상부 고온금형(120) 사이에 열차단을 위한 상부 차단부재(130)의 설치가 쉽게 이루어질 수 있다.
상부 저온금형(110)은 해당 내부에 제품 성형시 냉각을 위한 냉각채널이 구비되고 해당 하면에 철부의 일부가 형성되며 해당 일측에 상부 고온금형(120)이 조립되기 위한 상부 조립홈부(112)가 형성된다.
상부 저온금형(110)의 냉각채널은 금형의 온도를 냉각시켜 금형 온도가 20~80℃의 상온영역으로 유지되도록 하는데, 이를 위해 냉각채널은 상부 저온금형(110)의 길이방향으로 복수개 이격 배치되며 별도의 쿨러(400)를 통해 온도 조절이 이루어질 수 있다. 쿨러(400)는 금형의 온도 상승을 방지하기 위해 저온의 냉각수가 냉각채널을 통해 순환되도록 한다.
상부 고온금형(120)은 상부 저온금형(110)의 상부 조립홈부(112)에 조립되어 하나의 상부금형(100)을 구성하고 해당 내부에 금형을 일정온도의 고온으로 유지하기 위한 가열코일(320)이 구비되며 해당 하면에 철부의 다른 일부가 형성된다.
상부 고온금형(120)의 가열코일(320)은 금형의 온도를 300~500℃의 고온영역으로 유지시키는 바, 온도를 일정하게 유지하기 위해 별도의 온도컨트롤러(300)와 연결된다. 온도컨트롤러(300)는 감지부(미도시)를 통해 금형의 온도를 감지한 후, 감지부에서 감지된 측정온도가 목표 온도로 보상되도록 가열코일(320)을 작동하거나 정지시켜 금형 온도가 300~500℃로 유지지도록 조절한다.
상부 저온금형(110) 및 상부 고온금형(120) 사이에는 상부 차단부재(130)가 결합된다. 상부 차단부재(130)는 상부 저온금형(110)과 상부 고온금형(120)간의 열전달을 효과적으로 차단하기 위한 것으로, 본 실시예에서는 석면단열재인 헤미트판이 사용된다.
헤미드판은 고열성의 천연 무기질 원료인 산화알루미늄, 이산화규소 등의 재료를 높은 압력으로 가압 성형한 것으로, 기계적 강도를 가지며 가공성이 용이한 재료이다. 이 헤미드판은 내열성, 불연성, 내아크성 및 높은 기계적 강도가 요하는 곳에 사용이 가능하다는 장점을 갖는다.
바람직하게 상부 차단부재(130)는 상부 저온금형(110)에 형성된 상부 장착홈(111)에 안착된다.
상부 장착홈(111)은 상부 고온금형(120)의 측벽에 접하는 상부 저온금형(110)에 형성되는 상부 수직 장착홈(111a)과, 상부 고온금형(120)의 상부에 접하는 상부 저온금형(110)에 형성되는 복수의 상부 수평 장착홈(111b)과, 복수의 상부 수평 장착홈(111b) 사이에 마련되는 지지턱(111c)로 구성된다. 상부 수직 장착홈(111a)은 상부 차단부재(130)의 크기에 대응되게 오목하게 형성되고, 상부 수평 장착홈(111b)은 상부 저온금형(110)의 수직에 돌출 형성된 복수의 돌출리브(111c) 사이로 상부 차단부재(130)가 삽입되는 공간을 형성한다.
도 3은 본 발명에 따른 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치의 하부금형의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하부금형(200)은 금형에 투입된 열처리 대상물의 하부면을 지지하면서 성형하기 위한 것으로, 상술한 상부금형(100)에 대응되도록 상부금형(100)의 하측에 배치된다.
하부금형(200)은 하부 저온금형(210)과 하부 고온금형(220)이 서로 조립되어 구성되는데, 이들 하부 저온금형(210)과 하부 고온금형(220)의 상면에 열처리 대상물의 하부면에 대응되는 요부가 형성된다. 여기서, 하부금형(200)이 하부 저온금형(210)과 하부 고온금형(220)로 분해 조립되므로, 열변화에 따른 부분적인 파손시에도 해당 부분만의 교체가 가능하고 하부 저온금형(210)과 하부 고온금형(220) 사이에 열차단을 위한 하부 차단부재(230)의 설치가 쉽게 이루어질 수 있다.
하부 저온금형(210)은 해당 내부에 제품 성형시 냉각을 위한 냉각채널이 구비되며, 이 하부 저온금형(210)의 냉각채널은 상부 저온금형(110)의 냉각채널과 함께, 금형 온도가 20~80℃의 상온영역으로 유지되도록 한다. 하부 저온금형(210)의 하면에는 요부의 일부가 형성되는데, 이 하부 저온금형(210)의 요부는 하부 고온금형(220)에 형성된 요부와 함께, 하부금형(200)의 전체 요부를 구성한다. 하부 저온금형(210)에는 하부 고온금형(220)이 조립되기 위한 하부 조립홈부(212)가 형성된다.
하부 고온금형(220)은 해당 내부에 일정 온도 이상의 고온으로 유지하기 위한 가열코일(320)이 구비되며, 하부 고온금형(220)의 가열코일(320)은 상부 고온금형(120)의 가열코일(320)과 함께, 금형 온도가 300~500℃의 고온영역으로 유지되도록 한다.
하부 저온금형(210) 및 하부 고온금형(220) 사이에는 하부 차단부재(230)가 결합된다. 하부 차단부재(230)는 하부 저온금형(210)에 형성된 하부 장착홈(211)에 안착된다.
하부 장착홈(211)은 하부 고온금형(220)의 일측에 접하는 하부 저온금형(210)에 형성되는 하부 수직 장착홈(211a)과, 하부 고온금형(220)의 저부에 접하는 하부 저온금형(210)에 형성되는 복수의 하부 수평 장착홈(211b)과, 복수의 하부 수평 장착홈(211b) 사이에 마련되는 지지턱(211c)으로 구성된다. 하부 수직 장착홈(211a)은 하부 차단부재(230)의 크기에 대응되게 오목하게 형성되고, 하부 수평 장착홈(211b)은 하부 저온금형(210)의 수직에 돌출 형성된 복수의 하부 돌출리브(211c) 사이로 하부 차단부재(230)가 삽입되는 공간을 형성한다.
상기에서는 국부가열을 구현하기 위한 가열코일(320) 및 냉각채널이 상부금형(100) 및 하부금형(200) 각각 구비되어, 열처리 대상물의 상하측에 고온 영역과 상온 영역이 각각 배치되는 금형 구조에 대하여 설명하였으나, 필요에 따라 가열코일(320) 및 냉각채널이 상부금형(100) 또는 하부금형(200)에 선택적으로 설치될 수도 있을 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치의 설치 상태를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상술한 상부금형(100) 및 하부금형(200)은 볼스터(510), 슬라이더(520) 및 금형홀더 등과 같은 프레스 구성을 통해, 프레스 성형을 구현한다.
예컨대, 상부금형(100) 및 하부금형(200)을 금형홀더를 통해 상하로 대향되게 설치하고, 가열로에서 가열된 열처리 대상물(브론 강판)을 하부금형(200)의 상부로 이동한 후, 볼스터(510) 및 슬라이더(520)를 통해 상부금형(100)을 하강시켜 브론 강판을 가압하면, 일측에서는 상부 고온금형(120) 및 하부 고온금형(220)에 의해 고온 냉각이 이루어지면서 연성역역이 형성되고, 타측에서는 상부 저온금형(110) 및 하부 저온금형(210)에 의해 저온 냉각이 이루어지면서 고강도 영역이 형성된다.
이때, 브론 강판의 연성영역은 페라이트 및 펄라이트 혼합조직으로 구성되면서 약 800Mpa의 연한 강도를 갖게 되고, 브론 강판의 고강도영역은 마르텐사이트 조직으로 변태되면서 약 1500Mpa 이상의 고강도를 갖게 된다.
도 5a는 본 발명에 따른 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치의 금형을 나타낸 사진이고, 도 5b는 본 발명에 따른 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치의 실시예를 나타낸 그래프이다.
도 5a 및 도 5b에서 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 제작된 금형에 길이방향으로 1~30 까지 이격포인트를 정한 후, 해당 지점에서의 마이크로 비커스 경도(Hv) 측정 결과를 다음의 표 1에서 측정하였다.
이격
포인트		 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Hv 453 461 468 473 434 460 456 434 443 443 470 444 447 432 468
이격
포인트		 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Hv 466 466 449 529 435 435 444 446 450 464 265 218 228 239 216
경계선(L)을 기준으로, 300~500℃로 냉각된 브론 강판의 일측은 높은 온도에서 냉각되면서 페라이트와 펄라이트의 혼합조직을 갖는 약 800Mpa의 연성영역이 되며, 20~80℃로 급냉각된 브론 강판의 타측은 낮은 온도에서 급냉되면서 마르텐사이트 조직을 갖는 약 1500Mpa 이상의 고강도영역이 된다.
한편, 상술한 핫스탬핑 성형장치를 이용하여 국부적 강도 제어를 구현하는 핫스탬핑 성형방법을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같습니다.
본 발명에 따른 핫스탬핑 성형방법은, 300~500℃를 유지하는 고온영역과 20~80℃를 유지하는 상온영역을 갖는 금형을 준비하는 단계와, 준비된 금형에 가열로에서 가열된 열처리 대상물을 투입하는 단계와, 연성영역 및 고강도영역이 각각 형성되도록 열처리 대상물을 가압 및 열처리하는 단계를 통해 구현된다.
구체적으로, 고온영역과 상온영역을 갖는 금형을 준비하는 단계는, 냉각채널과 가열코일(320)이 구비된 상부금형(100) 및 하부금형(200)을 상하로 대향되게 배치한다.
상부금형(100) 및 하부금형(200)의 일측에는 가열코일(320)이 위치되므로 300~500℃의 고온영역이 형성되고, 상부금형(100) 및 하부금형(200)의 타측에는 냉각채널이 위치되므로 20~80℃의 상온영역이 형성된다. 이 밖에, 상부금형(100) 및 하부금형(200)에 대한 구체적인 내용은 상술한 핫스탬핑 성형장치에서 설명한 상부금형(100) 및 하부금형(200)에 대한 내용과 중복되므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
준비된 금형에 열처리 대상물을 투입하는 단계는, 가열로에서 가열된 열처리 대상물(브론 강판)을 금형 내부인 하부금형(200)의 상부로 이동시켜, 프레스 성형을 위한 선행작업을 완료한다.
본 실시예에서는 가열로에서 약 930℃로 가열된 브론 강판을 금형 내부에 투입한다. 바람직하게, 브론 강판을 가열로에서 금형 내부로 이송하는데 소요되는 시간을 최대한 줄임으로써, 브론 강판의 급냉시 고강도화가 효과적으로 이루어지도록 한다.
열처리 대상물을 가압 및 열처리하는 단계는, 상부금형(100)을 하강시켜 브론 강판을 가압 성형하는 동시에, 브론 강판의 일측을 300~500℃로 냉각시키고 브론 강판의 타측을 20~80℃로 급냉시킨다. 여기서, 브론 강판의 일측을 300~500℃로 냉각시키는 이유는, 브론 강판의 일측을 300℃이하로 냉각시키면, 브론 강판의 냉각속도가 증가되어 목표강도보다 높은 약 900MPa 이상의 강도를 가지게되어 충돌에너지의 흡수능이 저하되는 단점이 발생되고, 브론 강판의 일측을 500℃이상으로 냉각시키면, 브론 강판의 냉각속도가 저하되어 목표강도보다 낮은 700MPa 이하의 강도를 가지게 되는 단점이 발생되기 때문이다. 또한, 브론 강판의 타측을 20~80℃로 급냉시키지 못하면, 마르텐사이트 조직을 갖는 약 1500Mpa 이상의 고강도영역이 생생되지 못하게 된다.
이와 같이, 성형이 완료된 열처리 대상물, 예컨대, 차량 부품을 구성하는 브론 강판은 연성영역과 고강도영역을 동시에 형성할 수 있으므로, 차량 충돌시 차량 부품의 연성영역 변형을 통해 충돌에너지를 효과적으로 흡수할 수 있다.
상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100 :상부금형 110 :상부 저온금형
120 :상부 고온금형 130 :상부 차단부재
200 :하부금형 210 :하부 저온금형
220 :하부 고온금형 230 :하부 차단부재

Claims (8)

  1. 상부 저온금형(110)과, 상기 상부 저온금형(110)에 조립되는 상부 고온금형(120)과, 열차단을 위해 상기 상부 저온금형(110)과 상부 고온금형(120) 사이에 배치되는 상부 차단부재(130)를 포함하는 상부금형(100);
    하부 저온금형(210)과, 상기 하부 저온금형(210)에 조립되는 하부 고온금형(220)과, 열차단을 위해 상기 하부 저온금형(210)과 하부 고온금형(220) 사이에 배치되는 하부 차단부재(230)를 포함하는 하부금형(200);
    상기 상부 고온금형(120) 및 하부 고온금형(220)의 온도를 감지하기 위한 감지부; 및
    상기 감지부에서 감지된 측정온도가 목표 온도로 보상되도록 상기 상부 고온금형(120) 및 하부 고온금형(220)의 온도를 조절하는 온도컨트롤러(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 저온금형(110) 및 하부 저온금형(210)의 내부에는 금형을 20~80℃를 유지하기 위한 냉각채널이 구비되고,
    상기 상부 고온금형(120) 및 하부 고온금형(220)의 내부에는 금형을 300~500℃로 유지하기 위한 가열코일(320)이 구비되는 것을 특징으로 하는 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 저온금형(110) 및 상부 고온금형(120)의 상면에는 연속성을 갖는 철부가 형성되고, 상기 하부 저온금형(210) 및 하부 고온금형(220)의 상면에는 연속성을 갖는 요부가 형성되고,
    상기 상부 저온금형(110)에는 상기 상부 고온금형(120)이 안착되는 상부 조립홈부(112)가 형성되고, 상기 하부 저온금형(210)에는 상기 하부 고온금형(220)이 안착되는 하부 조립홈부(212)가 형성되는 것을 특징으로 하는 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부 저온금형(110)에는 상기 상부 차단부재(130)가 안착되기 위한 상부 장착홈(111)이 형성되고, 상기 하부 저온금형(210)에는 상기 하부 차단부재(230)가 안착되기 위한 하부 장착홈(211)이 형성되는 것을 특징으로 하는 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 상부 장착홈(111)은 상기 상부 고온금형(120)의 측벽에 접하는 상부 저온금형(110)에 상기 상부 차단부재(130)의 크기에 대응되게 형성되는 상부 수직 장착홈(111a)과, 상기 상부 고온금형(120)의 상부에 접하는 상부 저온금형(110)의 수직에 돌출된 복수의 상부 돌출리브(111c) 사이로 상기 상부 차단부재(130)가 삽입되는 상부 수평 장착홈(111b)을 포함하고,
    상기 하부 장착홈(211)은 상기 하부 고온금형(220)의 측벽에 접하는 하부 저온금형(210)에 상기 하부 차단부재(230)의 크기에 대응되게 형성되는 하부 수직 장착홈(211a)과, 상기 하부 고온금형(220)의 하부에 접하는 하부 저온금형(210)에 돌출된 복수의 하부 돌출리브(211c) 사이로 상기 하부 차단부재(230)가 삽입되는 하부 수평 장착홈(211b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치.
  6. 300~500℃를 유지하는 고온영역과 20~80℃를 유지하는 상온영역을 갖는 금형을 준비하는 단계;
    가열로에서 가열된 열처리 대상물을 상기 준비된 금형에 투입하는 단계; 및
    상기 금형의 고온영역 및 상온영역에 의해 연성영역 및 고강도영역이 상기 열처리 대상물에 각각 형성되도록, 상기 금형에 투입된 열처리 대상물을 가압 및 열처리하는 단계;를 포함하는 특징으로 하는 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 열처리 대상물의 연성영역은 페라이트와 펄라이트의 혼합조직을 갖고, 상기 열처리 대상물의 고강도영역은 마르텐사이트 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 금형은 상기 열처리 대상물을 가압하기 위한 철부를 갖는 상부금형(100) 및 요부를 갖는 하부금형(200)으로 구성되고,
    상기 상부금형(100)은 상부 저온금형(110)과, 상기 상부 저온금형(110)에 조립되는 상부 고온금형(120)과, 열차단을 위해 상기 상부 저온금형(110)과 상부 고온금형(120) 사이에 배치되는 상부 차단부재(130)를 포함하고,
    상기 하부금형(200)은 하부 저온금형(210)과, 상기 하부 저온금형(210)에 조립되는 하부 고온금형(220)과, 열차단을 위해 상기 하부 저온금형(210)과 하부 고온금형(220) 사이에 배치되는 하부 차단부재(230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형방법.
KR1020100079222A 2010-08-17 2010-08-17 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치 및 그 성형방법 Ceased KR20120016777A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100079222A KR20120016777A (ko) 2010-08-17 2010-08-17 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치 및 그 성형방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100079222A KR20120016777A (ko) 2010-08-17 2010-08-17 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치 및 그 성형방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120016777A true KR20120016777A (ko) 2012-02-27

Family

ID=45838920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100079222A Ceased KR20120016777A (ko) 2010-08-17 2010-08-17 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치 및 그 성형방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120016777A (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160318086A1 (en) * 2015-04-29 2016-11-03 Kia Motors Corporation Mold device for hot stamping
CN107433302A (zh) * 2017-08-31 2017-12-05 北京航星机器制造有限公司 一种六面加热高温塑性成形时加热温度控制方法
KR20200063321A (ko) 2018-11-20 2020-06-05 한국생산기술연구원 3차원 적층 가공 기술을 이용한 국부 다물성 핫스탬핑 부품 제작용 금형 제작 방법
KR20210039198A (ko) * 2019-10-01 2021-04-09 주식회사 광진 자동차용 부품을 연속적으로 제조하는 방법
KR20210044290A (ko) * 2013-07-05 2021-04-22 오토테크 엔지니어링 에스.엘. 제어된 변형 배향을 갖는 금속 부품
WO2021100954A1 (ko) * 2019-11-21 2021-05-27 아진산업(주) 블랭크 차등 가열장치
KR102833606B1 (ko) * 2024-02-06 2025-07-14 주식회사 포렘코 압연롤의 부품을 재활용하는 방법 및 압연롤의 부품을 재활용하기 위한 가열장치

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210044290A (ko) * 2013-07-05 2021-04-22 오토테크 엔지니어링 에스.엘. 제어된 변형 배향을 갖는 금속 부품
US20160318086A1 (en) * 2015-04-29 2016-11-03 Kia Motors Corporation Mold device for hot stamping
US10022767B2 (en) 2015-04-29 2018-07-17 Kia Motors Corporation Mold device for hot stamping
CN107433302A (zh) * 2017-08-31 2017-12-05 北京航星机器制造有限公司 一种六面加热高温塑性成形时加热温度控制方法
KR20200063321A (ko) 2018-11-20 2020-06-05 한국생산기술연구원 3차원 적층 가공 기술을 이용한 국부 다물성 핫스탬핑 부품 제작용 금형 제작 방법
KR20210039198A (ko) * 2019-10-01 2021-04-09 주식회사 광진 자동차용 부품을 연속적으로 제조하는 방법
WO2021100954A1 (ko) * 2019-11-21 2021-05-27 아진산업(주) 블랭크 차등 가열장치
KR20210062241A (ko) * 2019-11-21 2021-05-31 아진산업(주) 블랭크 차등 가열장치
KR102833606B1 (ko) * 2024-02-06 2025-07-14 주식회사 포렘코 압연롤의 부품을 재활용하는 방법 및 압연롤의 부품을 재활용하기 위한 가열장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120016777A (ko) 국부적 강도 제어를 위한 핫스탬핑 성형장치 및 그 성형방법
KR101461887B1 (ko) 핫 스탬핑 금형
US20110303330A1 (en) Steel sheet heating device, method for producing press-formed part, and press-formed part
US10683229B2 (en) Glass sheet support structure
JP6940509B2 (ja) 熱処理方法及び熱処理装置
CN103805762A (zh) 热成型且加压淬火的汽车构件的制造方法和热成型生产线
WO2013137308A1 (ja) 鋼板部材の強化方法
JPH035333A (ja) ガラス板の熱処理方法
KR102070579B1 (ko) 핫 스탬핑 방법
KR20130050292A (ko) 프레스-경화 플랜트 및 강판 블랭크를 프레스-경화하는 방법
KR101125069B1 (ko) 핫 스탬핑용 가열로 장치 및 블랭크 가열방법
KR101277864B1 (ko) 열간 성형용 블랭크 열처리 장치 및 열간 성형품 제조방법
KR102392328B1 (ko) 구조적 컴포넌트를 고온 성형하기 위한 툴
KR101868402B1 (ko) 국부연화 핫스탬핑-트리밍 방법
WO2019187742A1 (ja) 熱間プレス加工方法及び加工装置
CN109072326A (zh) 热处理方法和热处理装置
KR101620735B1 (ko) 가열장치 및 열간 프레스 성형방법
JP7477809B2 (ja) 金型及び熱間プレス成形品の製造方法
CN109070172A (zh) 用于生产硬化钢部件的设备和硬化方法
JP2019073793A (ja) 鋼板部材及びその製造方法
KR101382182B1 (ko) 핫 스탬핑 소재의 가열장치
CN214263433U (zh) 一种不等厚截面工件热压成型模具
KR20150080353A (ko) 핫 스탬핑 소재 가열장치
KR20170064271A (ko) 차량용 범퍼빔
JP7730075B2 (ja) 金型、及び熱間プレス成形品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20100817

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20120515

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20120725

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20120515

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I