KR101035753B1

KR101035753B1 - Ｔｗｂ 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101035753B1
Application number: KR1020100061579A
Authority: KR
Inventors: 이승하; 김양곤; 도형협
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2011-05-20
Anticipated expiration: 2030-06-29

Abstract

본 발명은 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 국부적으로 이종강도가 요구되며, 타 부품과 용접되는 성형체를 제조하기 위하여 블랭크 소재를 마련하되, 상대적으로 높은 강도가 요구되는 고강도부, 상대적으로 낮은 강도와 높은 인성이 요구되는 고인성부, 타 부품과 용접되는 용접부로 분할하여 블랭크 소재를 마련하는 소재 마련 단계와, 분할 형성된 블랭크 소재를 서로 접합하여 연결하는 용접 단계와, 상기 연결된 블랭크 소재를 가열하는 가열 단계와, 상기 가열된 소재를 프레스 금형으로 열간 성형하여 성형체를 형성하는 프레스 성형 단계 및 상기 프레스 금형이 닫힌 상태에서 상기 프레스 금형을 냉각하여 상기 성형체를 급냉하는 급냉 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 상대적으로 높은 강도가 요구되는 고강도부; 고강도부의 상부에 연결되며, 타 부품과 용접되는 용접부 및 상기 고강도부의 하부에 연결되며, 상대적으로 낮은 강도와 높은 인성이 요구되는 고인성부가 일체로 형성되고, 고강도부는 경화능을 가지는 강판 재질로 형성되며, 용접부는 타 부품과 동일한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체를 제공한다.

Description

ＴＷＢ 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 및 그 제조 방법{HOT STAMPING MOLDING PRODUCT FOR USING THE TAYLOR WELDED BLANK METHOD AND ITS MANUFACTURING METHOD}

본 발명의 실시예에 따른 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

TWB(Tailor Welded Blank)는 두께와 종류가 다른 소재를 레이저 또는 매쉬심(mesh seam) 용접을 통해 성형 전에 용접된 소재를 말하는데, 보강재를 삭제할 수 있어 금형비 절감 및 소재절감으로 원가 및 경량화에 매우 유효한 장점을 갖는다.

이에 열처리 경화강판을 접목하여 경량화 및 강도 상승 효과를 보임과 동시에 용접 및 2차 가공성을 향상시킴으로써 자동차의 프레임이나 충격 부재용으로의 적용이 용이한 부품 제조 방법이다.

본 발명의 목적은 국부적으로 강도가 상이한 성형체 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 TWB 공법과 핫 스탬핑 방법을 함께 적용하는 성형체 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 국부적으로 이종강도를 가지며 전체 중량을 감소시킨 성형체를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 사상에 따르면, 국부적으로 이종강도가 요구되며, 타 부품과 용접되는 성형체를 제조하기 위하여 블랭크 소재를 마련하되, 상기 블랭크 소재의 다른 부분에 비하여 상대적으로 높은 강도가 요구되는 고강도부와, 상기 고강도부 하부에 연결되며 상기 고강도부에 비하여 낮은 강도와 높은 인성이 요구되는 고인성부와, 상기 고강도부 상부에 연결되며 타 부품과 용접되는 용접부로 분할하여 각 부위에서 요구되는 물성을 갖는 강판 소재를 이용하되, 상기 용접부는 상기 타 부품과 동종의 재질로 블랭크 소재를 마련하는 소재 마련 단계와, 상기 분할 형성된 블랭크 소재를 서로 접합하여 연결하는 용접 단계와, 상기 연결된 블랭크 소재를 가열하는 가열 단계와, 상기 가열된 소재를 프레스 금형으로 열간 성형하여 성형체를 형성하는 프레스 성형 단계 및 상기 프레스 금형이 닫힌 상태에서 상기 프레스 금형을 냉각하여 상기 성형체를 급냉하는 급냉 단계를 포함하는 TWB(Taylor Welded Blank) 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법을 제공한다.

상기 고강도부 블랭크 소재는, 경화능을 가지는 강판으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고인성부 블랭크 소재는, 냉연강판으로 형성되고, 상기 용접부는, 용접되는 상기 타 부품과 동일 재질의 강판으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 용접 단계는, 레이저 용접 방법 또는 매쉬심 용접 방법을 사용할 수 있다.

상기 가열 단계는, 접합된 블랭크 소재 중, 고강도부 블랭크 소재를 국부적으로 가열하는 것이 바람직하다.

상기 급냉 단계 이후에는, 상기 블랭크 소재에 형성된 스케일을 제거하는 숏 블라스팅 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 분할된 블랭크 소재는, 각각 두께가 상이할 수 있다.

그리고, 상기 가열 단계의 성형온도는, 850℃ ~ 950℃ 인 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각단계의 냉각속도는, -20℃/sec ~ -100℃/sec 인 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명은 다른 부분에 비하여 상대적으로 높은 강도가 요구되는 고강도부; 상기 고강도부의 상부에 연결되며, 타 부품과 용접되는 용접부 및 상기 고강도부의 하부에 연결되며, 상기 고강도부에 비하여 상대적으로 낮은 강도와 높은 인성이 요구되는 고인성부가 일체로 형성되고, 상기 고강도부는 경화능을 가지는 강판 재질로 형성되며, 상기 용접부는 상기 타 부품과 동일한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체를 제공한다.

본 발명은 TWB 공법과 핫 스탬핑 방법을 병행 적용하며, 이종 소재를 맞대기 접합하는 성형체를 제조함으로써, 국부적으로 다른 강도를 가지는 차량용 부품을 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 국부적으로 다른 강도를 소재의 차별화로 달성함으로써 차량 경량화와 차량의 연비 향상에 도움을 주는 성형체를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 자동차의 차체 구조와 B 필러 부분을 확대해서 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법을 나타낸 공정 순서도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법을 나타낸 공정도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법의 고주파 유도가열을 개략적으로 나타낸 공정도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법의 Furnace 가열을 개략적으로 나타낸 공정도,
도 6은 레이저 용접으로 소재들이 접합된 상태를 나타낸 평면도,
도 7은 성형이 완료된 필러 부품을 나타낸 평면도임.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 및 그 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 자동차의 차체 구조와 B 필러 부분을 확대해서 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 차량의 B 필러를 나타내는 성형체(100)는, 승용차량의 프런트 도어와 리어 도어 사이에서 차체의 바닥면과 루프를 연결하는 부분을 말한다.

이러한 성형체(100)는, TWB(Tailor Welded Blank) 방식으로 일반 고강도강판과 열처리 경화강판을 접합한다.

부위별로 보면, 성형체(100)의 상부에 해당하는 용접부(110)는, 접합되는 타 부품과 동일 재질의 강판으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 용접부(110)의 하부에 맞대기 용접된 고강도부(130)는, 경화능을 갖는 강판인 것이 바람직하며, 높은 인장강도가 요구된다.

또한, 고강도부(130)의 하부에 맞대기 용접된 고인성부(150)는, 냉연강판인 것이 바람직하며, 상대적으로 낮은 인장강도 및 높은 인성이 요구된다.

이렇게 강도의 차이가 필요한 이유는, 차량 충돌 시 고강도로 형상이 유지되어야 하는 부분과 찌그러지면서 충격을 흡수해야하는 부분이 동시에 필요하기 때문이다.

승객의 안정된 공간을 확보하기 위하여 성형체(100)의 고강도부(130)는, 형상이 유지되어야 하므로 고강도가 요구된다. 이러한 고강도부(130)의 강도가 확보되지 않으면 차량이 전복될 경우 루프가 내려 앉아 탑승객의 안전에 큰 위협이 된다. 그러나, 성형체(100)의 고인성부(150)는, 변형이 되면서 충격에너지를 흡수해야 하므로 상대적으로 낮은 강도가 요구된다.

왜냐하면, 고인성부(150)도 고강도를 가지게 되면, 측면 충돌 시 충돌 에너지의 흡수가 이루어지지 않아 다른 구조재에 충격이 전달되기 때문이다.

이렇게 서로 다른 강도의 강판이 단일 부품으로 제조하는 것은 차량의 경량화와 차량의 연비 향상에 도움을 주는 특징이 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법을 나타낸 공정도이다.

먼저 도 2를 참조하면, TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체(100) 제조 방법은, 타 부품과 용접되는 성형체(100)를 제조하기 위하여 분할된 블랭크 소재를 마련하는 소재 마련 단계(S-1)와, 상기 분할된 블랭크 소재를 용접하는 용접 단계(S-2)와, 상기 연결된 블랭크 소재를 가열하는 가열 단계(S-3)와, 상기 가열된 소재를 프레스 금형으로 열간 성형하여 성형체(100)를 형성하는 프레스 성형 단계(S-4)와, 상기 프레스 금형을 냉각하여 상기 성형체(100)를 급냉하는 급냉 단계(S-5)와, 상기 성형체(100)에 형성된 스케일을 제거하는 숏 블라스팅 단계(S-6)를 포함한다.

이때, 상기 숏 블라스팅 단계(S-6)는 반드시 필요한 공정은 아니다. 세 가지의 소재가 모두 산화스케일이 발생하지 않는 경우에는 숏 블라스팅 단계(S-6)는 생략될 수 있다.

도 3을 함께 참조하면, 소재 마련 단계(S-1)에서는 도면의 좌측에 도시된 바와 같이 강도가 다른 소재를 각각 정밀하게 블랭킹 하여, 용접부(110)와 고강도부(130) 및 고인성부(150)를 마련한다.

이때, 상기 블랭킹 되는 소재는 블랭킹 되어 상기 레이저 용접기(160)를 통해 맞대기 접합되거나, 먼저 레이저 용접기(160)를 통해 용접이 된 후 블랭킹 될 수 도 있다. 본 발명의 설명에서는 블랭킹 되는 소재에 용접을 하는 형태로 설명하도록 한다.

고강도가 요구되는 부분은 보론강을 사용하여 블랭킹하며, 상대적으로 낮은 강도가 요구되는 부분을 일반 냉연강을 사용하여 블랭킹한다.

다음으로, 양측면에서 용접부(110)와 고인성부(150)가 고강도부(130)를 기준으로 서로 맞대게 정렬한 후, 레이저 용접기(160)를 사용하여 하나로 접합한다.

이때, 상기 소재들은 서로 상이한 두께를 가질 수도 있다. 고강도가 요구되는 부분은 상대적으로 두꺼운 두께가 필요하기 때문이다.

또한, 도시된 용접 방법은 레이저 용접 방법이지만, 매쉬심 용접 방법으로 사용할 수도 있다.

다음으로 접합된 소재는 가열 장치(170)에서 성형 온도까지 가열한다.

1500MPa 급 부품은 일반적인 프레스 성형으로 가공이 어렵기 때문에, 소재의 성형성을 확보할 수 있는 성형 온도까지 가열하여 프레스 장치(180)로 공급하게 된다.

프레스 장치(180)는, 내부에 냉각채널을 구비하여, 냉각채널에 공급되는 냉매에 의하여 금형이 급속하게 냉각될 수 있는 것을 사용한다.

가열된 소재를 프레스 장치(180)에 로딩 한 후, 프레스 장치(180)를 닫아 성형체(100)를 형성한다. 이때, 성형체(100)는 아직 높은 온도를 유지하고 있으므로 프레스 장치(180)를 즉시 개방하고 성형체(100)를 냉각할 경우 예상치 못한 변형이 발생할 수 있으므로, 프레스 장치(180)를 닫은 상태에서 성형체(100)를 구속한 상태로 급냉 단계(S-5)를 수행하게 된다.

고강도가 요구되는 구간은 고강도부(130)로 형성하고, 상대적으로 낮은 강도가 요구되는 구간은 고인성부(150)로 형성하며, 상기 고강도부(130)와 접합되는 용접부(110)는 배면에 접합되는 타 부품과 동일한 재질의 강도로 형성함으로써, 하나의 성형체(100)가 구간 별로 다른 강도를 가질 수 있도록 한다.

이로써, 별도의 보강부재를 사용하지 않고 단일 부품만으로 국부적으로 이종 강도를 가지게 하는 것이다.

위와 같이 마련된 용접부(110), 고강도부(130), 고인성부(150)의 세 가지 블랭크 소재는 용접 단계(S-2)에서 접합된다.

이때, 용접 단계(S-2)는 레이저 용접 또는 매쉬심 용접 방법을 사용할 수 있는데, 본 발명의 설명에서는 레이저 용접에 대해서 설명하기로 한다.

상기 블랭크 소재를 정밀하게 재단하여 레이저 용접으로 접합하는 공법을 TWB(Taylor Welded Blank) 공법이라고 하며, TWB 공법은 복수의 동종(同種) 또는 이종(異種) 강판을 성형하기 전에 사용 환경에 따라 강판을 조합한 후, 강판의 대접부를 레이저 용점기로 용접하는 것이다.

상기 용접 단계(S-2)에서 접합된 소재는 가열 단계(S-3)에서 소정의 성형 온도까지 가열된 후 프레스 성형 단계(S-4)에서 성형된다.

이때, 성형 온도는 850℃ ~ 950℃ 범위인 것이 바람직하다.

그 이유는 통상 강재가 오스테나이트 안정화 온도로 가열되어야 급냉 후 부품이 요구하는 강도를 확보할 수 있는 조직상태가 얻어지게 되기 때문이고, 1000℃ 초과일 때는 소재의 표면에 형성된 코팅층이 증발할 수 있기 때문이다.

구체적으로, 가열된 소재는 가열된 상태에서 프레스 금형으로 로딩 되고, 프레스 금형이 닫히면서 성형된다. 다음으로 급냉 단계(S-5)를 거치게 되는데, 급냉 단계(S-5)는 프레스 금형을 닫은 상태에서 진행된다. 소재의 스프링 백 형상을 방지하고 원하는 형상을 유지시키기 위하여 프레스 금형을 닫은 상태에서 경화를 위한 급냉을 수행하는 것이다.

이 때, 냉각속도는 -20℃/sec ~ -100℃/sec 범위인 것이 바람직하다.

그 이유는 마르텐사이트(martensite) 조직으로의 상변태가 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다. 즉, 고온으로 가열된 상태에서 성형된 성형체(100)가 -20℃/sec 미만의 냉각속도로 냉각되면 그 조직이, 펄라이트(pearlite) 또는 베이나이트(bainite) 조직을 가지게 되어 충분한 강도를 가질 수 없게 될 수 있다.

따라서, 급냉 속도를 유지하여 성형체(100)의 소지철 부분을 완전 마르텐사이트 구조로 상변태가 이루어 질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

고온성형 후 급냉 과정을 거치게 되면, 표면에 산화스케일층이 발생할 수있게 된다.

이를 제거하기 위하여, 급냉 단계(S-5) 이후에 숏 블라스팅(Shot blasting) 단계를 더 포함하는 것이 좋다.

이러한 공정을 거쳐 성형체(100)를 제조하게 되면, 경화능을 가지는 고강도부(130)는 고강도를 가지게 되며, 경화능을 가지지 않는 부위로 성형된 부분은 상대적으로 낮은 강도를 가지게 된다.

이렇게 국부적으로 이종 강도를 가지는 부품은 대표적으로 차량의 필러가 있으며, 루프를 지지하는 상부는 고강도를 가지고, 충돌에 의한 충격 흡수가 요구되는 하부는 저강도를 가지는 성형체(100)를 제조할 수 있게 된다.

이렇게 이종 강도를 가지는 차량의 필러 부품은 충돌 시 상부는 변형량이 작고 하부는 변형되는 이상적인 S자형 변형을 하게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법의 고주파 유도가열을 개략적으로 나타낸 공정도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법의 Furnace 가열을 개략적으로 나타낸 공정도이다.

이러한 도 4 및 도 5의 가열 방법은 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법의 가열 단계에서 행할 수 있는 가열 공정을 설명한 것이다.

즉, 도 4 및 도 5의 가열 공정은 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법의 가열 단계에서 행할 수 있는 가열 공정의 종류를 나타낸 것이다.

먼저 도 4를 참조하면, TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법의 가열 단계(S-3)에서 국부 가열하는 고주파 유도 가열에 대한 것이다.

고주파 가열은 고주파의 전자기장에 물체를 놓고 열을 가하는 것을 말한다.

도시된 바와 같이, 성형체(100)가 고주파 유도 가열기(172)에 의해 가열이 된다. 이때, 가열 온도는 850℃ ~ 950℃의 범위인 것이 바람직하며, 가열 시간은 5초 ~ 60초인 것이 바람직하다.

다음으로 도 5를 참조하면, TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법의 가열 단계(S-3)에서 국부 가열하는 Furnace 가열에 대한 것이다.

도시된 바와 같이, 성형체(100)가 Furnace 가열기(174)에 통과되면서 발열체(176)에 의해 국부 가열되는 것이 바람직하다.

이때, 가열 온도는 850℃ ~ 950℃의 범위인 것이 바람직하며, 가열 시간은 5분 ~ 7분인 것이 바람직하다.

도 6은 레이저 용접으로 소재들이 접합된 상태를 나타낸 평면도이다.

도 6을 참조하면, 도 2에 도시된 바와 같이, TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법의 용접 단계(S-2)에서 레이저 용접된 소재들을 나타낸 것이다.

이때, 고강도부(130)는, 경화능을 가지는 보론강판을 사용하여 마련하고, 하부를 구성하는 고인성부(150)는 일반 강판을 사용하여 마련한다.

보론강(Boron steel)은 고가의 합금원소인 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 대신 보론(B)를 첨가하여 경화능을 향상시킨 강이다. 보론강은 인성과 내충격성이 우수하며 특히, 고강도, 고경도, 내마모성이 우수하므로 자동차 및 건설 중장비의 부품 등에 주로 사용된다.

일반적으로 보론강은 제강공정, 주조공정, 압연공정, 단조공정, 열처리공정을 거쳐 제조된다. 여기서 제강공정은 스크랩을 용해하여 원하는 용강 성분과 온도를 얻는 공정으로 전기로용해 단계, LF(Laddle Furnace)정련 단계, 탈가스(Degasing)공정 단계로 이루어진다.

차량의 연비 향상과, 경량화 요구에 따라 차량에 적용되는 금속 성형체들의 요구 강도가 점점 증가하고 있다. 일부 구간의 경우 1500MPa 급의 고강도가 요구되는데, 이러한 강도를 가지는 경우 일반적인 프레스 성형만으로는 원하는 제품의 형상을 제조할 수 없다. 이러한 고강도의 소재는 경화능을 가지는 보론강 소재를 사용하여 성형온도까지 가열한 다음 급냉하여 강도를 향상시키는 방법으로 제조된다.

그런데, 보론강은 일반 냉연강판에 비하여 고가이고, 또한 배경기술에서 살펴본 바와 같이 차량의 일부 부품은 구간별로 상이한 강도가 요구되므로, 본 발명은 고강도가 요구되는 부분에는 보론강판을 사용하고, 상대적으로 낮은 강도가 요구되는 부분에는 일반 냉연강판을 사용함으로써, 차량 제조사에 요구하는 강도 기준을 충족시킴과 동시에 부품의 원가를 절감할 수 있도록 하기 위한 것이다.

도 7은 성형이 완료된 필러 부품을 나타낸 평면도이다.

도 7을 참조하면, 도시된 바와 같이 서로 상이한 두께 및 강도의 소재들이 일련의 과정을 통해 완성된 형태를 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명은 TWB 공법과 핫 스탬핑 방법을 병행 적용하며, 이종 소재를 맞대기 접합하는 성형체(100)를 제조함으로써, 국부적으로 다른 강도를 가지는 차량용 부품을 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 국부적으로 다른 강도를 소재의 차별화로 달성함으로써 차량 경량화와 차량의 연비 향상에 도움을 주는 성형체(100)를 제공하는 효과가 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

또한, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 성형체
110 : 용접부
130 : 고강도부
150 : 고인성부
160 : 레이저 용접기
170 : 가열 장치
172 : 고주파 유도 가열기
174 : Furnace 가열기
176 : 발열체
180 : 프레스 장치
S-1 : 소재 마련 단계
S-2 : 용접 단계
S-3 : 가열 단계
S-4 : 프레스 성형 단계
S-5 : 급냉 단계
S-6 : 숏 블라스팅 단계

Claims

국부적으로 이종강도가 요구되며, 타 부품과 용접되는 성형체를 제조하기 위하여 블랭크 소재를 마련하되, 상기 블랭크 소재의 다른 부분에 비하여 상대적으로 높은 강도가 요구되는 고강도부와, 상기 고강도부 하부에 연결되며 상기 고강도부에 비하여 낮은 강도와 높은 인성이 요구되는 고인성부와, 상기 고강도부 상부에 연결되며 타 부품과 용접되는 용접부로 분할하여 각 부위에서 요구되는 물성을 갖는 강판 소재를 이용하되, 상기 용접부는 상기 타 부품과 동종의 재질로 블랭크 소재를 마련하는 소재 마련 단계;
상기 분할 형성된 블랭크 소재를 서로 접합하여 연결하는 용접 단계;
상기 연결된 블랭크 소재를 가열하는 가열 단계;
상기 가열된 소재를 프레스 금형으로 열간 성형하여 성형체를 형성하는 프레스 성형 단계; 및
상기 프레스 금형이 닫힌 상태에서 상기 프레스 금형을 냉각하여 상기 성형체를 급냉하는 급냉 단계;를 포함하는 TWB(Taylor Welded Blank) 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 급냉 단계 이후에,
상기 성형체에 형성된 스케일을 제거하는 숏 블라스팅 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 용접 단계는,
레이저 용접 방법 또는 매쉬심(mesh seam) 용접 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가열 단계는,
접합된 블랭크 소재 중, 고강도부 블랭크 소재를 국부적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가열 단계의 성형온도는,
850℃ ~ 950℃ 인 것을 특징으로 하는 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각단계의 냉각속도는,
-20℃/sec ~ -100℃/sec 인 것을 특징으로 하는 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 제조 방법.
다른 부분에 비하여 상대적으로 높은 강도가 요구되는 고강도부; 상기 고강도부의 상부에 연결되며, 타 부품과 용접되는 용접부; 및 상기 고강도부의 하부에 연결되며, 상기 고강도부에 비하여 상대적으로 낮은 강도와 높은 인성이 요구되는 고인성부;가 일체로 형성되고,
상기 고강도부는 경화능을 가지는 강판 재질로 형성되며, 상기 용접부는 상기 타 부품과 동일한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체.
제 7 항에 있어서,
상기 고강도부, 상기 용접부, 상기 고인성부의 연결은 레이저 용접으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체.
제 8 항에 있어서,
상기 고강도부, 상기 용접부, 상기 고인성부의 연결은 핫 스탬핑 성형 이전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체.
제 7 항에 있어서,
상기 고인성부는,
냉연강판인 것을 특징으로 하는 TWB 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체.