KR100554485B1 - 강판제품의제조방법 - Google Patents

Abstract

강판 제품(11)이 한 쌍의 냉각된 공구(16, 17) 내에서 고온 상태로 성형되고, 상기 공구 내에서 유지되는 동안 마르텐사이트 구조로 경화되며, 상기 공구는 강이 경화되는 동안 고정구 역할을 하게 된다. 상기 강은 가공, 예를 들어 천공될 영역이 연화 상태로 유지된다. 공구내에 사용된 삽입체(20, 21)는 강판의 급속 냉각을 방지하여 삽입체 부근에 마르텐사이트 구조가 생성되는 것을 방지한다. 강판(11)과 공구 사이에 간극이 형성되도록 하는 공구의 오목부(23, 24)에 의해서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

Description

강판 제품의 제조 방법{A METHOD OF MAKING A SHEET STEEL PRODUCT}

본 발명은 규격화된 강판(sized-steel sheet)을 가열하고, 상기 강판을 한 쌍의 공구 내에서 고온 성형하며, 성형된 제품이 상기 한 쌍의 공구 내에 있는 동안 오스테나이트화 온도(austenitizing temperature)로부터 급속 냉각시켜 상기 성형된 제품을 경화시키고, 경화된 제품을 가공하는, 강판 제품의 제조 방법에 관한 것이다.

경화된 강판 제품의 제조 방법은 본 발명에 참조된 GB-149035-A에 공지되어 있으며, 압축 경화(press hardening)로 불린다. 상기 방법은 형상이 복합한 경화 제품을 제조할 수 있으며, 형태와 크기 면에서 공차가 작다는 이점이 있다.

예를 들어, 홀, 슬롯 등과 같은 일부 미세한 부분에서 고도의 위치 정밀도를 달성하기 위하여, 경화된 제품에 대해 가공이 실시된다. 상기 가공으로 인하여 공구 마모율이 높아지고, 피로 저항이 저하될 수 있다.

본 발명의 목적은 압축 경화(press hardening)와 그 이후의 가공으로써 복잡한 경화 제품의 제조 방법을 개선하고, 제품의 품질을 향상시키는 것이다.

상기 목적은, 제품에 연화 영역(mild area)을 남긴 다음 이 연화 영역을 가공하는 본 발명에 의해 달성된다. 본 발명은 청구범위에 언급된 특징을 갖는다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 도 1은 본 발명에 따라 제조된 제품의 실시예를 나타낸다. 도 2는 한 쌍의 성형 공구 내에 고정되어 있는 도 1에 도시된 제품 일부를 개략적으로 나타낸다. 도 3 및 도 4는 도 2와 유사하나 변형된 성형 공구 내에 고정되어 있는 제품의 일부를 개략적으로 나타낸다.

도 1에 도시된 강판의 완제품(11)은 복잡한 형상으로 되어 있으며, 상기 제품은 고도의 위치 정밀도가 요구되는 3개의 홀(12, 13, 14)을 가지고 있다. 따라서, 상기 홀은 제품이 성형되기 전 편평한 시트에 형성될 수 없으며, 제품이 성형된 후 형성되어야 한다. 이러한 시트는 두께가 예를 들어 1 내지 3mm이며, 그 제품은 예를 들어 자동차 도어용 안전막대(safety bar)로 사용될 수 있다.

도 2에는 상기 제품(11)의 일부분이 압축 성형기(press forming machine)의 한 쌍의 냉각된 공구(cooled tools; 16, 17)의 대응 부품 내에 고정된 상태가 도시되어 있다. 크기에 맞게 절단된 편평한 시트가 Ac₃ 이상의 온도, 즉 오스테나이트 영역으로 노 내에서 가열된다. 가열된 시트는 한 쌍의 공구 사이로 이동되며, 상기 공구는 시트를 고정하여 급속 성형 작업으로 시트를 성형하게 된다. 성형 작업 중에 강이 경화되지 않도록 성형은 신속하게 진행되어야 한다. 그 후, 상기 시트는 냉각된 공구 내에 남아 있게 되며, 상기 공구는 성형 후 냉각 과정에서 고정구(fixture) 역할을 하게 된다. 상기 강이 GB-1490535-A에 개시된 바와 같은 적당한 마르텐사이트 구조를 갖도록 냉각은 신속하게 진행되어야 하며, 강의 분석은 상기 공보에 설명된 바와 같이 이루어지는 것이 바람직하다.

홀(12, 13, 14)이 형성될 영역 부근에서, 삽입체, 바람직하게는 세라믹 삽입체(20, 21)가 공구(16, 17)에 존재한다. 이 삽입체는 공구의 나머지 부분보다 열전도율이 낮으며, 따라서, 시트가 다른 영역보다 이 영역에서 더 서서히 냉각되도록 한다. 따라서, 시트는 덜 경화된다. 즉, 상기 시트는 덜 마르텐사이트화되거나 이 영역에서 전혀 경화되지 않는다.

상기 홀(12 내지 14)이 천공되거나 다른 방식으로 성형될 때, 홀의 에지(edge)는 상기 홀이 경화된 재료에서 천공되었을 때보다 더 균일하게 될 것이다. 따라서 미세 균열(microcrack)이 덜 발생하게 된다. 이는 피로강도에 대해 긍정적인 영향을 준다. 또한, 가공 공구의 마모도 감소되며, 이는 경제적으로 유리하다.

도 3은 차후 가공을 위한 영역, 즉 홀(12 내지 14)이 천공될 영역에서 공구(16, 17)와 시트(11) 사이에 얇은 간극이 형성되도록, 도 2의 삽입체(20, 21) 대신 오목부(recess; 23, 24)를 갖는 공구(16, 17)를 도시하고 있다. 상기 오목부(23, 24)는 공구의 냉각 효과를 감소시키며, 삽입체(20, 21)가 사용되었을 때와 동일한 결과를 가져온다. 즉, 강이 마르텐사이트로 전혀 변형되지 않거나, 변형되는 정도가 감소된다.

도 4는 공구(16, 17) 내에 유도 부재(induction elements; 27, 28)를 갖는 다른 실시예를 나타낸다. 유도 가열에 의하여, 급격한 냉각이 방지되며, 유도 부재의 영역에서 강이 경화되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 마르텐사이트가 형성되도록 한 다음, 유도 부재(27, 28)를 사용하여 강을 가열함으로써 형성된 마르텐사이트를 템퍼링할 수도 있다. 유도 가열 이외의 방법으로 가열할 수도 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 성형 공구 내에서 직접 강에 연강 영역(mild steel area)을 제공하는 대신, 공구 내에서 전체 제품을 경화시킨 다음, 별도 공정에서, 가공될 영역을 템퍼링할 수도 있다. 이 경우, 템퍼링은, 예를 들어 유도 가열 부재와 같은 가열 장치가 내장된 펀치와 같은 기계를 사용함으로써, 가공 작업과 직접 연계되어 이루어질 수 있다.

이상 설명한 본원발명의 구성에 따르면, 압축 경화와 그 이후의 가공으로써 복잡한 경화 제품의 제조 방법을 개선하고, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 제품의 실시예를 도시한 도면이고,

도 2는 한 쌍의 성형 공구 내에 고정되어 있는 도 1에 도시된 제품의 일부를 개략적으로 도시한 도면이며,

도 3 및 도 4는 도 2와 유사하나 변형된 성형 공구 내에 고정되어 있는 제품의 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.

Claims (18)

1. 소정 크기의 강판을 제공하는 단계;

   상기 강판을 유지하는 공구를 제공하는 단계;

   상기 강판을 공구 내에 위치시키는 단계;

   상기 강판을 오스테나이트화 온도로 가열하는 단계;

   상기 공구 사용하면서, 상기 강판으로부터 강판 제품을 고온 성형하는 단계;

   상기 강판 제품의 적어도 일부를 소정의 경도로 경화시키는 단계;

   상기 강판 제품에 강판 제품의 경화된 부분의 경도보다 더 낮은 경도를 갖는 하나 이상의 연화 영역을 형성하는 단계; 및

   상기 강판 제품의 하나 이상의 연화 영역을 성형하는 단계;를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 강판 제품의 하나 이상의 연화 영역을 성형하는 단계는 상기 강판 제품의 하나 이상의 연화 영역의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 강판 제품의 적어도 일부를 소정의 경도로 경화시키는 단계는 상기 강판 제품의 적어도 일부를 급속 냉각하는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 강판 제품에 하나 이상의 연화 영역을 형성하는 단계는 상기 하나 이상의 연화 영역이 급속 냉각되는 것을 방지하는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 강판을 유지하는 공구를 제공하는 단계는 상기 강판을 유지하는 투피스 공구(two-piece tool)를 제공하는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 강판 제품의 하나 이상의 연화 영역의 적어도 일부를 제거하는 단계는 상기 강판 제품의 상기 하나 이상의 연화 영역을 가공하는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 하나 이상의 연화 영역이 급속 냉각되는 것을 방지하는 단계는 상기 투피스 공구와 상기 강판의 하나 이상의 연화 영역 사이에 거리를 유지하는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 하나 이상의 연화 영역이 급속 냉각되는 것을 방지하는 단계는 상기 하나 이상의 연화 영역 부근의 투피스 공구에 하나 이상의 단열부를 제공하는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 하나 이상의 연화 영역 부근의 투피스 공구에 하나 이상의 단열부를 제공하는 단계는 상기 하나 이상의 연화 영역 부근의 투피스 공구에 하나 이상의 단열 삽입체를 위치시키는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 하나 이상의 연화 영역 부근의 투피스 공구에 하나 이상의 단열부를 제공하는 단계는 상기 하나 이상의 연화 영역 부근의 투피스 공구에 하나 이상의 세라믹 삽입체를 위치시키는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 하나 이상의 연화 영역 부근의 투피스 공구에 하나 이상의 단열부를 제공하는 단계는 상기 하나 이상의 연화 영역 부근의 투피스 공구에 유도 냉각 부재를 위치시키는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
12. 제 3 항에 있어서, 상기 강판 제품에 하나 이상의 연화 영역을 형성하는 단계는 상기 강판 제품의 적어도 일부를 템퍼링하는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 강판 제품의 하나 이상의 연화 영역의 적어도 일부를 제거하는 단계는 상기 강판 제품의 상기 하나 이상의 연화 영역을 가공하는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 강판을 유지하는 공구를 제공하는 단계는 상기 강판을 유지하는 투피스 공구를 제공하는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 강판 제품의 적어도 일부를 템퍼링하는 단계 이후에 상기 투피스 공구로부터 강판 제품을 제거하는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 강판 제품의 적어도 일부를 템퍼링하는 단계 이전에 상기 투피스 공구로부터 강판 제품을 제거하는 단계를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 강판 제품의 적어도 일부를 템퍼링하는 단계는 상기 강판 제품의 상기 하나 이상의 연화 영역을 가공하는 단계중에 실시되는, 강판 제품의 제조 방법.
18. 소정 크기의 강판을 제공하는 단계;

    상기 강판을 유지하는 공구를 제공하는 단계;

    상기 강판을 공구 내에 위치시키는 단계;

    상기 강판을 오스테나이트화 온도로 가열하는 단계;

    상기 공구 사용하면서, 상기 강판으로부터 강판 제품을 고온 성형하는 단계;

    상기 강판 제품의 적어도 일부를 소정의 경도로 경화시키는 단계;

    상기 강판 제품의 적어도 일부를 경화시키는 단계와 실질적으로 동시에, 상기 강판 제품에 강판 제품의 경화된 부분의 경도보다 더 낮은 경도를 갖는 하나 이상의 연화 영역을 형성하는 단계; 및

    상기 강판 제품의 하나 이상의 연화 영역을 성형하는 단계;를 포함하는, 강판 제품의 제조 방법.

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