KR102656971B1 - 블랭크 및 부품 - Google Patents

Abstract

외연(311)이 면 내 방향에 있어서 외측으로 볼록 형상이 되는 볼록부 영역(313)을 적어도 2개 갖고, 볼록부 영역(313)에는, 적어도 부분적으로 연화부(320)가 형성되고, 또한, 볼록부 영역(313)의 외연의 적어도 일부에 연화부(320)가 형성되고, 연화부(320)의 비커스 경도는, 주요부 영역(310)의 비커스 경도보다도 낮게 설정되고, 연화부(320)가 형성된 볼록부 영역(313)을 적어도 2개 갖고, 강재인 것을 특징으로 하는 블랭크를 제공한다.

Description

블랭크 및 부품

본 발명은, 블랭크 및 부품에 관한 것이다.

본원은, 2019년 4월 10일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2019-074618호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

블랭크를 가공하여 소정 형상의 성형품을 성형할 때에, 블랭크에 대하여 여러가지 처리를 행하여, 블랭크의 성질, 기능을 조정해 두는 경우가 있다.

하기 특허문헌 1에는, 복합 블랭크에 있어서, 성형 후에 신장 플랜지부가 되는 오목 형상의 영역에 용접선이 배치되는 경우에, 부분적으로 레이저 조사시켜 연화함으로써, 신장 플랜지부의 연성을 확보하는 기술이 기재되어 있다.

또한, 하기 특허문헌 2에는, 블랭크에 있어서, 성형 후의 단면 해트 형상의 부재에 있어서의 능선부가 되는 영역을 부분적으로 연화시키는 기술이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 평06-226479호 공보 일본 특허 공개 제2011-068979호 공보

그러나, 상기의 어느 문헌에서도, 압축 변형에 의해 성형되는 수축 플랜지부에 있어서의 문제는 고려되어 있지 않았다. 상기 특허문헌 1에 기재된 기술은, 부분적인 연화에 의해, 인장 변형에 의해 성형되는 신장 플랜지부의 연성을 확보하기 위한 것이고, 압축 변형에 의해 성형되는 수축 플랜지부에 있어서의 문제는 고려되어 있지 않다.

또한, 상기 특허문헌 2에 기재된 기술에 대해서도, 부분적인 연화에 의해, 성형 후의 단면 해트 형상의 능선부의 굽힘성을 향상시키기 위한 것이고, 수축 플랜지부에 있어서의 문제는 고려되어 있지 않다. 특히, 상기 특허문헌 1, 2에 기재된 기술에서는, 수축 플랜지부에 발생하는, 주름에 의한 영향에 대해서는 고려되어 있지 않다.

본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이고, 본 발명의 목적은, 수축 플랜지부 등에 발생하는, 주름에 의한 영향을 억제하는 것이 가능한, 신규이면서도 개량된 블랭크를 제공하는 데 있다.

(1) 본 발명의 어느 관점에 의하면, 강재를 포함하고, 외연이 면 내 방향에 있어서 외측으로 볼록 형상이 되는 볼록부 영역을 적어도 2개 갖고, 상기 볼록부 영역에는, 적어도 부분적으로 연화부가 형성되고, 또한, 상기 볼록부 영역의 외연의 적어도 일부에 상기 연화부가 형성되고, 상기 연화부의 비커스 경도는, 주요부 영역의 비커스 경도보다도 낮게 설정되고, 상기 연화부가 형성된 상기 볼록부 영역을 적어도 2개 갖는 것을 특징으로 하는 블랭크가 제공된다.

(2) 상기 (1)에 기재된 블랭크에 있어서, 상기 연화부가 형성된 상기 볼록부 영역은, 당해 볼록부 영역의 외연의 곡률 반경 R이 150mm 이하로 되고, 상기 외연의 개방 각도가 120° 이하여도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 블랭크에 있어서, 상기 블랭크의 상기 주요부 영역의 인장 강도는 1100MPa 이상이어도 된다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 블랭크에 있어서, 상기 연화부의 인장 강도는 1000MPa 이하여도 된다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 블랭크에 있어서, 상기 연화부의 비커스 경도는, 상기 블랭크의 상기 주요부 영역의 비커스 경도에 대한 비율이 0.4 이상 0.9 이하여도 된다.

(6) 본 발명의 다른 관점에 의하면, 강재를 포함하고, 저면부와, 상기 저면부의 단부로부터 기립 설치된, 제1 종벽부 및 제2 종벽부와, 상기 제1 종벽부와 상기 제2 종벽부의 사이에 마련된 코너부를 적어도 2개 갖는 부품이며, 상기 코너부에는, 적어도 부분적으로 연화부가 형성되고, 상기 연화부의 비커스 경도는, 상기 부품의 주요부 영역의 비커스 경도보다도 낮게 설정되고, 상기 연화부가 형성된 상기 코너부를 적어도 2개 갖는 것을 특징으로 하는 부품이 제공된다.

(7) 상기 (6)에 기재된 부품에 있어서, 상기 부품의 상기 주요부 영역의 인장 강도는 1100MPa 이상이어도 된다.

(8) 상기 (6) 또는 (7)에 기재된 부품에 있어서, 상기 연화부의 인장 강도는 1000MPa 이하여도 된다.

(9) 상기 (6) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 부품에 있어서, 상기 연화부의 비커스 경도는, 상기 부품의 상기 주요부 영역의 비커스 경도에 대한 비율이 0.4 이상 0.9 이하여도 된다.

(10) 상기 (6) 내지 (9) 중 어느 한 항에 기재된 부품에 있어서, 상기 코너부는, 수축 플랜지부를 포함해도 된다.

본 발명에 따르면, 수축 플랜지부 등에 발생하는, 주름에 의한 영향을 억제하는 것이 가능한, 신규이면서도 개량된 블랭크가 제공된다.

도 1a는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 블랭크의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 1b는, 동 실시 형태에 관한 성형품의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 2a는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 블랭크의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 2b는, 동 실시 형태에 관한 시트 쿠션 프레임의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 볼록부 영역을 도시하는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 어느 한 실시 형태에 관한 블랭크를 사용하여 성형되는 골격 부재가 적용되는 일례로서의 자동차 골격을 도시하는 도면이다.
도 5a는, 본 발명의 어느 한 실시 형태에 관한 블랭크를 사용하여 성형되는 부품의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5b는, 본 발명의 어느 한 실시 형태에 관한 블랭크를 사용하여 성형된 부품이 적용되는 예를 도시하는 도면이다.
도 6a는, 비교예로서, 시뮬레이션 해석에 사용한 블랭크의 모델을 도시하는 도면이다.
도 6b는, 실시예로서, 시뮬레이션 해석에 사용한 블랭크의 모델을 도시하는 도면이다.
도 6c는, 시뮬레이션 해석에서 상정한 프레스 가공의 금형의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6d는, 시뮬레이션 해석에서 상정한 프레스 가공의 금형 모델의 수축 플랜지부를 발출한 간이 금형 모델을 도시하는 도면이다.
도 7은, 시뮬레이션 해석의 결과 얻어진, 판 두께 감소율을 도시하는 그래프이다.
도 8은, 3점 굽힘 압괴 시험 조건을 설명하는 도면이다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.

<1. 제1 실시 형태>

[강판의 개략 구성]

먼저, 도 1a 및 도 1b를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 블랭크(100)의 개략 구성에 대하여 설명한다. 도 1a는, 본 실시 형태에 관한 블랭크(100)의 일례를 도시하는 사시도이다. 도 1b는, 본 실시 형태에 관한 성형품(200)의 일례를 나타내는 사시도이다. 본 실시 형태에 관한 블랭크(100)는, 여러가지 가공을 거쳐, 최종적으로 소정의 형상을 갖는 성형품으로 가공되는 피가공재이다. 블랭크(100)는, 예를 들어 평판상의 부재인 강판으로부터 절단 가공에 의해 소정의 판 형상으로 형성된다. 절단 가공의 일례로서는, 펀칭 프레스 가공, 레이저 가공 등의 공지된 절단 가공 기술을 들 수 있고, 특별히 한정되지는 않는다.

강판으로부터 잘라 내어진 블랭크(100)는, 예를 들어 냉간 성형에 의해, 소정의 형상을 갖는 성형품으로 가공된다. 블랭크(100)의 가공 후의 형상에 관한 상세는 후술하지만, 블랭크(100)는, 냉간 성형에 의해 수축 플랜지부(후술하는 도 1b에 있어서의 수축 플랜지부(221)에 상당)를 갖는 형상으로 가공된다. 냉간 성형의 일례로서는, 프레스 굽힘 가공, 프레스 드로잉 가공 등의 공지된 냉간 성형 기술을 들 수 있고, 특별히 한정되지는 않는다.

도 1a에 도시하는 바와 같이, 블랭크(100)는, 주요부 영역(110)과, 볼록부 영역(113)을 갖는다. 주요부 영역(110)은, 블랭크(100)를 주로 하여 구성하는 영역이고, 블랭크(100)가 잘라 내어진 강판과 동등한 성질을 갖는다. 주요부 영역(110)은, 인장 강도로 1100MPa 이상의 강재여도 된다. 또한, 주요부 영역(110)은, 인장 강도로 1100MPa 이상으로, 또한 2000MPa 이하의 강재여도 된다.

볼록부 영역(113)은, 블랭크(100)에 있어서 외연(111)의 일부가, 블랭크(100)의 판면에 대략 수직인 평면으로 보아, 즉 블랭크(100)의 면 내 방향에 있어서, 외측으로 볼록 형상이 된 영역이다. 또한, 볼록부 영역(113)은, 성형 후에 수축 플랜지부가 되는 영역이다. 바꾸어 말하면, 성형된 볼록부 영역(113)의 적어도 일부는, 수축 플랜지부의 적어도 일부를 구성한다. 볼록부 영역(113)에는, 적어도 부분적으로 연화부(120)가 형성되어 있다. 연화부(120)에 관한 상세는 후술한다. 블랭크(100)는, 연화부(120)가 형성된 볼록부 영역(113)을, 적어도 2개 이상 가져도 된다.

[성형품 형상 및 성형 시의 과제]

계속해서, 도 1b를 참조하면서, 성형품(200)의 형상 및 성형 시의 과제에 대하여 설명한다. 소정의 형상을 갖는 블랭크(100)는, 예를 들어 냉간 성형에 의해, 소정의 형상을 갖는 성형품(200)으로 성형된다. 도 1b에 도시하는 바와 같이, 성형품(200)은, 일례로서, 상자형 형상을 갖고, 저면으로서의 웹부(210)와, 저면으로부터 기립 설치한 플랜지부(220)와, 수축 플랜지부(221)를 갖는다. 여기서, 성형품(200)에는, 블랭크(100)에 대한 가공에 의해 소정의 형상으로 되어 완성하는 완성품과, 추가의 가공, 처리 등의 공정이 필요한 반제품이 포함된다.

성형품(200)은, 일례로서, 블랭크(100)의 외주측이 굴곡되어서 형성된 플랜지부(220)를 갖는다. 플랜지부(220)는, 성형 시에 그 일부에 있어서 압축 응력을 받으면서 변형한 수축 플랜지부(221)를 갖고 있다.

이러한 수축 플랜지부(221)를 갖는 성형품에 있어서는, 그 형상에 기인하는 과제가 발생하는 경우가 있다. 즉, 성형 중의 압축 응력에 의해, 블랭크(100)의 일부(볼록부 영역(113))는, 성형 중에 면외 변형하는 결과, 물결상으로 변형된다. 당해 변형 개소가, 금형에 의해 더 찌부러 뜨려지면, 성형 후, 미소한 요철인, 주름이 발생한다. 성형품에 발생한 주름은, 성형품의 외관 혹은 치수 정밀도의 악화, 또는 용접 품질의 악화를 야기하는 경우가 있다.

특히, 블랭크(100)의 모재로서, 고장력 강판이 사용되면, 이러한 강재는 항복 응력이 높고, 연성이 떨어지는 점에서, 성형성이 저하된다. 또한, 고장력 강판은 경량화를 목적으로 하여 사용되는 경우가 많고, 박판화되어 있기 때문에, 강판으로서 면 강성이 저하된다. 이들의 원인에 의해, 고장력 강판의 블랭크(100)를 사용하여 수축 플랜지부(221)를 갖는 성형품(200)을 성형하면, 수축 플랜지부(221)에 성형 후의 주름이 발생하기 쉬워져, 주름의 높이나 주름부의 판 두께 증가량도 커진다. 이 결과, 성형품(200)의 외관 또는 치수 정밀도의 악화, 또는 용접 품질의 악화가 발생하기 쉬워진다. 특히, 블랭크(100)의 모재가, 인장 강도로 1100MPa 이상의 강재가 되는 경우, 주름의 발생에 의한 영향이 커진다.

그래서, 본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 성형품(200)의 수축 플랜지부(221)에 상당하는, 블랭크(100)의 볼록부 영역(113)에 있어서 연화부(120)를 형성하는 것을 상도하였다. 즉, 본 발명자들은, 볼록부 영역(113)에 연화부(120)를 형성함으로써, 수축 플랜지부(221)가 되는 영역의 항복점을 저하시켜, 성형 시의 면외 변형을 억제하고, 수축 플랜지부(221)에 있어서의, 주름의 발생을 억제하는 것을 상도하였다.

또한, 상술한 성형 과정에 의해, 수축 플랜지부에서는, 그 능선 방향에 있어서, 비커스 경도에 차이가 발생한다. 또한, 수축 플랜지부에서는, 그 능선 방향에 있어서, 판 두께에 차이가 발생한다. 수축 플랜지부는, 이 점에서, 예를 들어 판재를 면외 방향으로 굽힘 가공한 성형품에 있어서의 굽힘부와는 다르다. 플랜지부의 능선 방향이란, 수축 플랜지부에 인접하는 2개의 플랜지부의 판면을 각각 확장한 가상적인 평면끼리의 교선에 평행한 방향이라고 환언할 수 있다.

예를 들어, 도 1b에 예시하는 성형품(200)의 수축 플랜지부(221)에서는, 수축 플랜지부(221)의 능선 방향에 있어서, 웹부(210)로부터 이격됨에 따라, 수축 플랜지부(221)의 비커스 경도가 상승하고, 수축 플랜지부(221)의 판 두께가 더 증가한다.

[연화부]

연화부(120)는, 블랭크(100)의 볼록부 영역(113)에 있어서, 적어도 부분적으로 형성된 연화 영역이다. 연화부(120)의 비커스 경도는, 블랭크(100)의 주요부 영역(110)의 비커스 경도보다도 낮게 설정되어 있다. 특히, 연화부(120)의 비커스 경도는, 블랭크(100)의 주요부 영역(110)의 비커스 경도에 대한 비율로 0.4 이상 0.9 이하가 되도록 설정되어도 된다.

연화부(120)의 비커스 경도를, 주요부 영역(110)의 비커스 경도의 0.9 이하로 함으로써, 볼록부 영역(113)의 항복점을 부분적으로 저하시켜, 성형품의 수축 플랜지부(221)에 있어서의, 주름 발생을 억제하는 효과가 얻어진다. 한편, 연화부(120)의 비커스 경도를, 주요부 영역(110)의 비커스 경도에 대하여, 0.4 이상으로 함으로써 성형품의 강도를 충분히 유지할 수 있다.

경도 측정 조건으로서는 이하와 같다. 블랭크(100)의 볼록부 영역(113)을 포함하는 시료를 채취하고, 측정면의 시료 조제를 행하여, 비커스 경도 시험에 제공한다. 측정면의 조제 방법은, JIS Z 2244: 2009에 준하여 실시한다. #600으로부터 #1500의 탄화 규소 페이퍼를 사용하여 측정면을 연마한 후, 입도 1㎛로부터 6㎛의 다이아몬드 파우더를 알코올 등의 희석액이나 순수에 분산시킨 액체를 사용하여 경면에 마무리한다. 비커스 경도 시험은, JIS Z 2244: 2009에 기재된 방법으로 실시한다. 측정면이 조제된 시료에 대하여 마이크로비커스 경도 시험기를 사용하여, 시험 하중을 1kgf(9.8N)로 하여, 비커스 경도의 측정이 실시된다. 예를 들어, 주요부 영역(110)의 중앙부의 복수의 개소에서의 비커스 경도의 평균값에 대하여 비커스 경도가 0.9 이하가 되는 개소를 연화부(120)로 해도 된다.

또한, 연화부(120)는, 인장 강도로 1000MPa 이하로 되도록 설정되어도 된다. 이에 의해, 연화부(120)의 강도가 억제되고, 주름의 발생이 보다 억제된다.

연화부(120)를 형성하는 방법으로서는, 레이저 가열, 고주파 가열 등의 공지된 부분 가열 기술을 사용하여, 블랭크(100)를 부분적으로 템퍼링함으로써, 연화시키는 방법을 들 수 있다. 또한, 그 밖의 예로서, 부분 열간 성형 등의 열간 성형 기술에 의해, 블랭크(100)를 부분적으로 템퍼링함으로써 연화시켜도 된다. 연화부(120)를 형성하는 방법으로서는, 부분적으로 경도를 저하시킬 수 있으면 되고, 가열에 의한 템퍼링 이외의 방법이어도 된다. 예를 들어, 블랭크(100)를 부분적으로 탈탄시키는 등의 방법이어도 된다.

또한, 연화부(120)는, 블랭크(100)가 갖는 모든 볼록부 영역(113)에 있어서 형성되어 있지 않아도 된다. 성형 후의 수축 플랜지부(221)의 형상, 크기 등을 고려하여, 주름의 발생이 예측되는 볼록부 영역(113)에 연화부(120)가 형성되어 있으면 된다.

연화부(120)는, 볼록부 영역(113)의 외연(111)을 포함하는 영역에 형성되어 있어도 된다. 바꾸어 말하면, 볼록부 영역(113)의 외연(111)의 적어도 일부에 연화부(120)가 형성되어 있어도 된다. 연화부(120)가, 볼록부 영역(113)의 외연(111)을 포함하는 영역에 형성되어 있음으로써, 주름이 발생하기 쉬운 외연(111) 근방이 연화되고, 보다 주름의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 연화부(120)는, 볼록부 영역(113)에 있어서, 블랭크(100)의 면 내 방향(판 두께 방향에 직교하는 방향)으로 넓어지고 있어도 된다. 구체적으로는, 연화부(120)는, 외연(111)을 포함하고, 외연(111)으로부터 60mm까지의 거리에 걸쳐서 면 내 방향으로 형성되어도 되고, 바람직하게는 외연(111)으로부터 40mm까지의 거리에 걸쳐서 형성되어도 된다.

연화부(120)가, 면 내 방향으로 넓어지고 있음으로써, 볼록부 영역(113)에 있어서의 연화된 영역이 충분히 확보되고, 수축 플랜지부(221)에 있어서의 주름의 발생이 보다 억제된다. 또한, 연화부(120)가, 외연(111)으로부터 소정의 범위 내에 걸쳐서 면 내 방향으로 형성되어 있음으로써, 연화 영역이 확보되면서, 성형품으로서의 고강도를 유지할 수 있다. 또한, 연화부(120)는, 볼록부 영역(113) 내만에 형성되어도 되고, 혹은, 볼록부 영역(113)으로부터 외측으로 50mm의 범위라면, 주요부 영역(110)까지 형성되어 있어도 된다.

블랭크(100)를 소정의 형상으로 가공할 때에 블랭크(100)의 이동이 발생할 수 있는 프레스 가공(드로잉 성형, 굽힘 성형)의 경우, 블랭크(100)의 성형 중의 이동분도 고려하여, 연화부(120)의 형성 범위가 결정되어도 된다. 또한, 연화부(120)의 판 두께 방향 깊이는, 특별히 한정되지는 않고, 연화부(120)는 판 두께 방향에 걸쳐서 형성되어도 된다.

또한, 연화부(120)는, 블랭크(100)의 주요부 영역(110)과는, 다른 재질의 별도의 부재로 이루어져도 된다. 예를 들어, 별도의 부재의 비커스 경도가, 블랭크(100)의 주요부 영역(110)의 비커스 경도보다도 낮게 설정되고, 당해 별도의 부재를 블랭크(100)에 용접 등에 의해 설치하여, 연화부(120)로 해도 된다. 이 경우, 별도의 부재는, 볼록 형상을 갖고, 블랭크(100)의 성형 후에 수축 플랜지부(221)가 된다.

본 실시 형태에 따르면, 볼록부 영역(113)에 연화부(120)를 형성함으로써, 수축 플랜지부(221)가 되는 영역의 항복점을 저하시켜, 성형 시의 면외 변형을 억제한다. 즉, 연화부(120)가 형성되어 있음으로써, 볼록부 영역(113)의 소성 변형이 발생하기 쉬워지고, 볼록부 영역(113)과 금형이, 성형 개시 후의 빠른 단계로 융합되게 된다. 이 결과, 수축 플랜지부(221)에 있어서의 면외 변형이 억제된다. 따라서, 성형품(200)의 수축 플랜지부(221)에 있어서의, 주름의 발생이 억제되는 결과, 성형품(200)에 있어서의, 주름에 의한 영향이 저감된다. 특히, 성형품(200)의 수축 플랜지부(221)에 있어서의 외관 또는 치수 정밀도의 악화가 저감된다.

<2. 제2 실시 형태>

계속해서, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 블랭크(300)에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 관한 블랭크(300)는, 성형에 의해 시트 쿠션 프레임에 형성되는 블랭크인 점에서, 제1 실시 형태와 상이하다. 또한, 본 실시 형태의 설명에 있어서, 제1 실시 형태와 공통되는 구성에 대해서는, 설명을 생략한다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면서, 본 실시 형태에 관한 블랭크(300) 및 시트 쿠션 프레임(400)에 대하여 설명한다. 도 2a는, 본 실시 형태에 관한 블랭크(300)의 일례를 도시하는 평면도이다. 도 2b는, 본 실시 형태에 관한 시트 쿠션 프레임(400)의 일례를 도시하는 사시도이다.

강판으로부터 잘라 내어진 블랭크(300)는, 또한 냉간 성형에 의해, 소정의 형상을 갖는 성형품인 시트 쿠션 프레임(400)(사이드 프레임)으로 가공된다. 구체적으로는, 블랭크(300)는, 프레스 굽힘 가공, 프레스 드로잉 가공 등의 냉간 성형에 의해 수축 플랜지부(후술하는 도 2b에 있어서의 수축 플랜지부(421)에 상당)를 갖는 형상으로 가공된다. 시트 쿠션 프레임(400)은, 차량용 좌석의 내부 골격인 시트 프레임의 일부이고, 좌석 탑승인의 대퇴부 또는 둔부를 지지하는 시트 쿠션의 측방에 마련된 부재이다.

도 2a에 도시하는 바와 같이, 블랭크(300)는, 주요부 영역(310)과, 볼록부 영역(313)을 갖는다. 볼록부 영역(313)은, 블랭크(300)에 있어서 외연(311)의 일부가, 블랭크(300)의 판면에 대략 수직인 평면으로 보아, 즉 블랭크(300)의 면 내 방향에 있어서, 외측으로 볼록 형상이 된 영역이다. 또한, 볼록부 영역(313)은, 성형 후에 수축 플랜지부가 되는 영역이다. 바꾸어 말하면, 성형된 볼록부 영역(313)의 적어도 일부는, 수축 플랜지부의 적어도 일부를 구성한다. 볼록부 영역(313)에는, 연화부(320)가 형성되어 있다.

도 2b에 도시하는 바와 같이, 시트 쿠션 프레임(400)은, 프레임 본체부(410)와, 프레임 본체부(410)의 단부로부터 기립 설치된 프레임 플랜지부(420)를 갖는다. 프레임 플랜지부(420)는, 수축 플랜지부(421)를 갖는다. 시트 쿠션 프레임(400)은, 시트 프레임의 구조에 따라, 다양한 형상을 채용할 수 있다.

시트 쿠션 프레임(400)은, 일례로서, 블랭크(300)의 외주측이 굴곡되어서 형성된 프레임 플랜지부(420)를 갖는다. 블랭크(300)의 볼록부 영역(313)이 성형 시에 압축 응력을 받으면서 변형됨으로써, 프레임 플랜지부(420)에는, 수축 플랜지부(421)가 형성되어 있다. 시트 쿠션 프레임(400)의 수축 플랜지부(421)에 있어서도, 상술한 바와 같이, 성형에 의해 주름이 발생하는 경우가 있다.

도 2a에 도시하는 바와 같이, 블랭크(300)에는, 복수의 볼록부 영역(313)이 형성될 수 있다. 또한, 볼록부 영역(313)은, 성형 후의 시트 쿠션 프레임(400)의 형상을 고려하여, 여러가지 볼록 형상을 채용할 수 있다. 이하에, 도 3을 참조하면서, 본 실시 형태에 관한 볼록부 영역(313)에 대하여 설명한다.

도 3은, 블랭크(300)의 볼록부 영역(313)을 설명하기 위한 도면이고, 도 2a에 있어서의 영역 X의 확대도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 볼록부 영역(313)은, 블랭크(300)의 외연(311)의 일부가 외측으로 볼록해진 영역이다. 볼록부 영역(313)은, 공지된 계산 방법에 의해, 블랭크(300)의 외연(311)에 있어서 블랭크(300)의 판면에 평행한 원호를 설정하고, 당해 원호의 곡률 반경 및 개방 각도로부터 결정된다. 원호는, 외연(311)을 따라, 1mm 피치로 이격한 3점을 연결하는 원호로 한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 볼록부 영역(313)을 결정하기 위한 원호 곡률 반경 R은, 150mm 이하이고, 개방 각도 θ는, 60도 이상 120도 이하가 된다. 상기 방법에 의해, 볼록부 영역(313)을 결정하여, 당해 볼록부 영역(313)에 연화부(320)가 형성된다.

상기한 바와 같이, 볼록부 영역(313)이 특정되고, 당해 볼록부 영역(313)에 연화부(320)가 형성됨으로써, 주름의 발생이 상정되는 볼록부 영역(313)에 연화부(320)를 마련할 수 있다. 이에 의해, 시트 쿠션 프레임(400)의 수축 플랜지부(421)에 있어서의 주름의 발생이 효과적으로 억제됨과 함께, 성형 후의 시트 쿠션 프레임(400)의 고강도를 유지할 수 있다.

블랭크(300)는, 연화부(320)가 형성된 볼록부 영역(313)을, 적어도 2개 이상 가져도 된다. 또한, 블랭크(300)의 주요부 영역(310)은, 인장 강도로 1100MPa 이상의 강재여도 된다. 또한, 블랭크(300)의 주요부 영역(310)은, 인장 강도로 1100MPa 이상으로, 또한 2000MPa 이하의 강재여도 된다.

본 실시 형태에 따르면, 볼록부 영역(313)에 연화부(320)를 형성함으로써, 수축 플랜지부(421)가 되는 영역의 항복점을 저하시켜, 성형 시의 면외 변형을 억제한다. 이 결과, 성형품인 시트 쿠션 프레임(400)에 있어서, 수축 플랜지부(421)에 있어서의, 주름의 발생이 억제된다. 이에 의해, 시트 쿠션 프레임(400)으로의 주름에 의한 영향을 저감할 수 있다. 특히, 시트 쿠션 프레임(400)의 수축 플랜지부(421)에 있어서의 외관 또는 치수 정밀도의 악화가 저감된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 블랭크(300)가 시트 쿠션 프레임(400)에 성형되는 예를 설명했지만, 수축 플랜지부를 갖는 성형품이면 되고, 본 발명은 시트 쿠션 프레임에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 시트 백 프레임에 적용되어도 된다.

[본 발명의 실시 형태에 관한 골격 부재의 적용예]

이상, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였다. 여기에서, 도 4를 참조하여 본 발명의 어느 한 실시 형태에 관한 블랭크(100, 300)를 사용하여 성형되는 골격 부재의 적용예에 대하여 설명한다. 도 4는, 본 발명의 실시 형태에 관한 블랭크(100, 300)를 사용하여 성형되는 골격 부재가 적용되는 일례로서의 자동차 골격(500)을 도시하는 도면이다. 블랭크(100, 300)를 사용하여 성형되는 골격 부재는, 캐빈 골격 또는 충격 흡수 골격으로서 자동차 골격(500)을 구성할 수 있다. 캐빈 골격으로서의 적용예는, 루프 사이드 레일(501), A 필러 로어(507), A 필러 어퍼(505), 킥 린포스(511), 플로어 크로스 멤버(513), 프런트 헤더(515) 등을 들 수 있다.

또한, 충격 흡수 골격으로서의 골격 부재의 적용예는, 리어 사이드 멤버(503), 범퍼 린포스(509) 등을 들 수 있다.

본 발명의 어느 한 실시 형태에 관한 블랭크(100, 300)를 사용하여 성형되는 골격 부재는, 수축 플랜지부에 있어서의 주름의 발생이 억제된다. 이에 의해, 골격 부재에 있어서도 주름에 의한 영향이 저감된다.

계속해서, 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 본 발명의 어느 한 실시 형태에 관한 블랭크(100)를 사용하여 성형되는 부품의 일례에 대하여 설명한다. 도 5a는, 본 실시 형태에 관한 블랭크(100)를 사용하여 성형되는 부품의 일례를 도시하는 도면이다. 또한, 도 5b는, 본 실시 형태에 관한 블랭크(100)를 사용하여 성형된 부품의 적용되는 예를 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에 관한 블랭크(100)를 사용하여 성형되는 부품의 일례는, 벌크헤드(610)를 들 수 있다. 벌크헤드(610)는, 일면이 개구한 대략 상자형 형상의 부재이다. 벌크헤드(610)에 의해, 중공의 골격 부재의 내부에 있어서 격벽이 형성됨으로써, 골격 부재의 강성 및 충돌 성능이 보다 향상된다.

도 5a에 도시하는 바와 같이, 부품으로서의 벌크헤드(610)는, 일례로서, 상자형 형상을 갖고, 저면부로서의 웹부(611)와, 저면부의 단부로부터 기립 설치한 종벽부로서 플랜지부(613)와, 코너부(615)를 갖는다. 코너부(615)에는, 적어도 부분적으로 연화부(620)가 형성되어 있다. 또한, 웹부(611)와 플랜지부(613)는, 주요부 영역(617)으로 구성된다.

플랜지부(613)는, 제1 종벽부로서의 제1 플랜지부(613a)와, 제2 종벽부로서의 제2 플랜지부(613b)를 갖는다. 코너부(615)는, 굴곡하고 또한 제1 플랜지부(613a)와 제2 플랜지부(613b)를 접속하도록, 제1 플랜지부(613a)와 제2 플랜지부(613b)의 사이에 마련되어 있다. 제2 플랜지부(613b)는, 코너부(615)의 단부로부터, 제1 플랜지부(613a)와 대략 직교하는 방향에 마련되어 있다. 또한, 코너부(615)의 능선 방향의 일단은 웹부(611)에 접속되어 있다.

도 5a에 도시하는 바와 같이, 벌크헤드(610)에 있어서, 코너부(615)는, 적어도 2개 형성되어 있다. 또한, 벌크헤드(610)는, 연화부(620)가 형성된 코너부(615)를 적어도 2개 이상 갖는다. 코너부(615)의 일부는, 상술한 수축 플랜지부의 일부로서 형성되어 있다.

연화부(620)의 비커스 경도는, 벌크헤드(610)의 웹부(611) 또는 플랜지부(613)를 구성하는 주요부 영역(617)의 비커스 경도보다도 낮게 설정되어 있다. 특히, 연화부(620)의 비커스 경도는, 벌크헤드(610)의 주요부 영역(617)의 비커스 경도에 대한 비율로 0.4 이상 0.9 이하가 되도록 설정되어도 된다.

연화부(620)의 비커스 경도를, 주요부 영역(617)의 비커스 경도의 0.9 이하로 함으로써, 성형품의 코너부(615)에 있어서의, 충돌 시의 파단을 억제하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 연화부(620)의 비커스 경도를, 주요부 영역(617)의 비커스 경도의 0.9 이하로 함으로써, 주름 발생을 억제하는 효과도 얻어진다. 한편, 연화부(620)의 비커스 경도를, 주요부 영역의 비커스 경도에 대하여, 0.4 이상으로 함으로써, 성형품의 강도를 충분히 유지할 수 있다.

벌크헤드(610)의 주요부 영역(617)은, 인장 강도로 1100MPa 이상의 강재여도 된다. 또한, 연화부(620)는, 인장 강도로 1000MPa 이하로 되도록 설정되어도 된다.

벌크헤드(610)는, 각통 형상의 골격 부재(630)의 내부에, 골격 부재(630)의 짧은 쪽 방향을 따라 마련되어 있다. 골격 부재(630)는, 한 쌍의 제1 벽부(631)와, 제1 벽부(631)의 짧은 쪽 방향의 단부에 마련된 코너부(633)와, 코너부(633)로부터 제1 벽부(631)와 직교하는 방향에 마련된, 한 쌍의 제2 벽부(635)를 갖는다. 벌크헤드(610)의 플랜지부(613)는, 제1 벽부(631) 및 제2 벽부(635)의 내면측에 설치되어 있다. 또한, 벌크헤드(610)의 코너부(615)는, 골격 부재(630)의 코너부(633)의 굽힘 내측에, 설치되어 있다.

벌크헤드(610)는, 본 실시 형태에 관한 블랭크(100)로부터 성형되고, 벌크헤드(610)의 코너부(615)에 있어서 연화부(620)가 마련되어 있다. 그 때문에, 골격 부재(630)에 하중이 입력된 때, 벌크헤드(610)가, 수축 플랜지부인 코너부(615)를 기점으로 하여 파단하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 벌크헤드(610)는, 본 실시 형태에 관한 블랭크(100)로부터 성형되는 점에서, 수축 플랜지부인 코너부(615)에 있어서, 주름의 발생이 억제된다. 이에 의해, 벌크헤드(610)와 골격 부재(630)의 밀착성이 향상되는 등, 벌크헤드(610)에 있어서의 주름에 의한 영향이 저감된다.

실시예

(실시예 1)

상술한 실시 형태에 관한 블랭크의 주름 발생으로의 영향을 확인하기 위해서, 프레스 성형의 시뮬레이션 해석을 행하였다. 도 6a, 도 6b, 도 6c 및 도 6d를 참조하여, 당해 시뮬레이션 해석 결과에 대하여 설명한다. 도 6a는, 비교예 1로서, 시뮬레이션 해석에 사용한 블랭크의 모델이다. 도 6b는, 실시예로서, 시뮬레이션 해석에 사용한 블랭크의 모델이다. 도 6c는, 시뮬레이션 해석에서 상정한 프레스 가공의 금형의 일례를 도시하는 도면이다. 도 6d는, 도 6c에 도시한 금형에 있어서, 수축 플랜지부를 형성하는 각 부분을 발출한 간이 금형 모델이다. 본 해석은, 도 6d의 간이 금형 모델을 사용하여 행하였다.

도 6a에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 대한 비교예에서는, 사분원 형상(볼록부 영역에 상당)의 블랭크 모델(700A)을 사용하였다. 비교예는, 모재가 되는 인장 강도로 1180MPa의 강재에 상당하는 영역(710)을 갖고, 외연(713)의 상면으로 보아 곡률 반경 R은, 120mm이다. 한편, 도 6b에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는, 비교예와 동일하게 사분원 형상의 블랭크 모델(700B)을 사용하였다. 실시예는, 사분원의 외주측에 있어서 연화부가 되는 영역(720)을 갖고, 또한 사분원의 중심측에 있어서 모재가 되는 인장 강도로 1180MPa의 강재에 상당하는 영역(710)을 갖고 있다.

또한, 실시예에서는, 영역(720)의 비커스 경도를 바꾸어, 시뮬레이션을 행하였다. 실시예 1에서는, 연화부에 상당하는 영역(720)의 비커스 경도를, 영역(710)의 비커스 경도에 대하여 0.83으로 하였다. 이것은, 연화부가, 인장 강도로 980MPa의 강재인 경우에 상당한다. 실시예 2에서는, 영역(720)의 비커스 경도를, 영역(710)에 대하여, 0.66으로 하였다. 이것은, 연화부가, 인장 강도로 780MPa의 강재인 경우에 상당한다. 실시예 3에서는, 영역(720)의 비커스 경도를, 영역(710)의 비커스 경도에 대하여 0.5로 하였다. 이것은, 연화부가, 인장 강도로 590MPa의 강재인 경우에 상당한다. 실시예의 모델의 외연(713)의 상면으로 보아 곡률 반경 R은, 비교예 1과 동일하게, 120mm이고, 연화부에 상당하는 영역(720)은, 모델의 외연(713)을 포함하고, 모델의 외연(713)으로부터 60mm 이격된 위치까지 존재한다. 그 때문에, 종벽 전역이 영역(720)으로 구성된다. 또한, 실시예와 비교예 1에서, 모델의 판 두께는 동일하다.

도 6d에 도시하는 바와 같이, 금형 모델(A', B' 및 C')을 사용하여 블랭크의 프레스 가공 시뮬레이션을 행하였다. 금형 모델(A', B', C')은, 각각 도 6c에 있어서의 다이(A), 패드(B), 펀치(C)의 일부분에 상당하는 간이적인 모델이다. 본 발명자들은, 상술한 블랭크의 모델 중심측을 금형 모델(C')(펀치)과 금형 모델(B')(패드)로 보유 지지하면서, 금형 모델(A')(다이)을 향하여 이동시켜, 블랭크 모델을 변형시켰다. 즉, 도 6a, 도 6b에 기재된 사분원 형상의 외주측을 굴곡시키면서, 압축 변형시켜서, 플랜지를 형성하고, 수축 플랜지부를 갖는 성형품 형상으로 하는 시뮬레이션 해석을 행하였다. 또한, 성형 후의 각 모델의 수축 플랜지부에 발생한, 판 두께 감소율을 비교하였다. 여기서, 판 두께 감소율이란, 수축 플랜지부에 있어서의, 성형 전의 판 두께에 대한 성형 후의 판 두께의 감소 비율을 나타내고 있다. 성형품에 있어서의 판 두께 감소율의 최댓값을 판 두께 감소율로 하였다.

도 7은, 시뮬레이션 해석의 결과 얻어진, 프레스 성형 후의 모델의 수축 플랜지부에 있어서의, 판 두께 감소율을 나타내는 그래프이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 비교예의 판 두께 감소율에 비해, 실시예 1 내지 3에 있어서 판 두께 감소율이 약 16 내지 18％가 되었다. 이 결과, 본 발명의 어느 한 실시 형태에 관한 블랭크를 사용함으로써, 수축 플랜지부에 있어서의, 판 두께 감소율을 저감할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 주요부 영역의 비커스 경도에 대한 연화부의 비커스 경도의 비가 0.9 이하이면, 판 두께 감소율을 대폭으로 저감할 수 있는 것을 알 수 있었다.

판 두께 감소율의 저감은, 수축 플랜지부에 있어서의 성형 후의 판 두께 변화가 억제되는 것을 나타내고, 이 결과, 판 두께의 변화에 기인하는 주름의 발생이 억제되는 것이 나타났다. 즉, 본 발명의 어느 한 실시 형태에 관한 블랭크에 의해, 수축 플랜지부를 갖는 성형품에 있어서의, 주름의 발생을 억제할 수 있었다.

또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 사이에, 판 두께 감소율이 크게 변화되지 않는 점에서, 연화부의 비커스 경도의 비를 0.9로부터 저하시켜도, 판 두께 감소율의 저감값은 크게 변화되지 않는 것을 알 수 있었다. 즉, 주름 억제의 관점에서 주요부 영역의 비커스 경도에 대한 연화부의 비커스 경도의 비가0.9 이하인 것이 바람직한 것이 나타났다. 또한, 주름 억제의 효과 및 부품 강도의 관점에서, 주요부 영역의 비커스 경도에 대한 연화부의 비커스 경도의 비가 0.4 이상인 것이 바람직하다.

(실시예 2)

본 발명에 관한 부품으로서의 벌크헤드(610)의 성능을 평가하기 위해서, 3점 굽힘 압괴 시험을 실시하였다. 도 8을 참조하면서, 당해 시험 결과에 대하여 설명한다. 도 8은, 3점 굽힘 압괴 시험 조건을 설명하는 도면이다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 관한 벌크헤드(610)를 구비하는 골격 부재(630)에 대하여, 임팩터(I)를 도 8 중의 화살표의 방향으로 충돌시켜, 벌크헤드(610)의 코너부(615)의 파단 유무에 대하여 평가하였다. 충돌 위치는, 벌크헤드(610)가 마련된 위치인, 골격 부재(630)의 긴 변 방향 대략 중앙 위치로 하였다. 또한, 충돌 속도는, 64km/h로 하고, 임팩터(I)의 골격 부재(630)에 대한 침입량이 10mm가 된 때의 파단 유무를 조사하였다.

실시예 4에서는, 벌크헤드(610)의 주요부 영역(617)은, 인장 강도로 1180MPa의 강재로 하였다. 또한, 코너부(615)에 마련된 연화부(620)의 강도는, 인장 강도로 980MPa, 즉 주요부 영역(617)의 비커스 경도의 0.83이 되도록 경도를 제어하였다. 비교예 2에서는, 코너부에 연화부를 마련하지 않고, 벌크헤드의 전체를 인장 강도로 1180MPa의 강재로 하였다. 골격 부재(630)의 치수는, 짧은 쪽 방향을 따른 단면으로 보아 세로 방향 100mm×가로 방향 100mm의 각통 형상이고, 판 두께는, 0.8mm로 하였다. 또한, 벌크헤드의 판 두께도 0.8mm로 하였다. 표 1에 평가 결과를 나타낸다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 코너부에 있어서, 연화부를 마련하지 않은 비교예 2에 있어서는, 임팩터(I)의 10mm 침입 시에, 벌크헤드의 코너부에서 파단이 발생하였다. 한편, 실시예 4에 있어서는, 임팩터(I)의 10mm 침입 시에 있어서도, 벌크헤드(610)에 파단은 발생하지 않았다. 이와 같이, 코너부(615)에 주요부 영역(617)보다도 연화된 연화부(620)를 마련하고, 연화부(620)의 강도를 주요부 영역(617)의 비커스 경도의 0.9 이하로 함으로써, 벌크헤드(610)의 코너부(615)에 있어서의 파단을 억제할 수 있는 것이 나타났다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지는 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이라면, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.

본 발명은, 수축 플랜지부 등에 발생하는, 주름에 의한 영향을 억제하는 것이 가능한 블랭크를 제공할 수 있기 때문에, 산업상 유용하다.

100, 300: 블랭크
110, 310: 주요부 영역
111, 311: 외연
113, 313: 볼록부 영역
120, 320: 연화부
200: 성형품
210: 웹부
220: 플랜지부
221, 421: 수축 플랜지부
400: 시트 쿠션 프레임
610: 벌크헤드(부품)
611: 웹부(저면부)
613: 플랜지부
613a: 제1 플랜지부(제1 종벽부)
613b: 제2 플랜지부(제2 종벽부)
615: 코너부(수축 플랜지부)
617: 주요부 영역
620: 연화부

Claims (10)

1. 강재를 포함하고,
   외연이 면 내 방향에 있어서 외측으로 볼록 형상이 되는 볼록부 영역을 적어도 2개 갖고,
   상기 볼록부 영역에는, 적어도 부분적으로 연화부가 형성되고, 또한, 상기 볼록부 영역의 외연의 적어도 일부에 상기 연화부가 형성되고,
   상기 연화부의 비커스 경도는, 주요부 영역의 비커스 경도보다도 낮게 설정되고,
   상기 연화부가 형성된 상기 볼록부 영역을 적어도 2개 갖고,
   상기 주요부 영역의 인장 강도가 1100MPa 이상이고,
   상기 연화부의 비커스 경도는, 상기 주요부 영역의 비커스 경도에 대한 비율이 0.4 이상 0.9 이하인
   것을 특징으로 하는 블랭크.
2. 제1항에 있어서, 상기 연화부가 형성된 상기 볼록부 영역은,
   당해 볼록부 영역의 외연의 곡률 반경 R이 150mm 이하로 되고,
   상기 외연의 개방 각도가 120° 이하인
   것을 특징으로 하는 블랭크.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연화부의 인장 강도가 1000MPa 이하인
   것을 특징으로 하는 블랭크.
4. 강재를 포함하고,
   저면부와,
   상기 저면부의 단부로부터 기립 설치된, 제1 종벽부 및 제2 종벽부와,
   상기 제1 종벽부와 상기 제2 종벽부의 사이에 마련된 코너부를 적어도 2개 갖는 부품이며,
   상기 코너부에는, 적어도 부분적으로 연화부가 형성되고,
   상기 연화부의 비커스 경도는, 상기 부품의 주요부 영역의 비커스 경도보다도 낮게 설정되고,
   상기 연화부가 형성된 상기 코너부를 적어도 2개 갖고,
   상기 주요부 영역의 인장 강도가 1100MPa 이상이고,
   상기 연화부의 비커스 경도는, 상기 부품의 상기 주요부 영역의 비커스 경도에 대한 비율이 0.4 이상 0.9 이하인
   것을 특징으로 하는 부품.
5. 제4항에 있어서, 상기 연화부의 인장 강도가 1000MPa 이하인
   것을 특징으로 하는 부품.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 코너부는, 수축 플랜지부를 포함하는
   것을 특징으로 하는 부품.
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