KR100817240B1 - 자동차 도어 보강재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

자동차 도어 보강재 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프레스 경화를 이용한 자동차 도어 보강재의 제조 방법 및 이에 의해 제조되어 강관부와 브라켓이 일체로 구비되는 자동차 도어 보강재에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자동차 도어 보강재의 제조 방법은, (a) 보론(B), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소가 함유된 강판을 준비하는 단계; (b) 상기 강판을 조관하여 강관을 형성하는 단계; (c) 상기 강관을 오스테나이트 영역에 해당하는 온도로 가열하는 단계; (d) 상기 강관을 펄라이트, 페라이트 또는 베이나이트 상이 생기지 않는 한도 내에서의 속도로 프레스금형으로 급속히 이송하는 단계; 및 (e) 상기 강관을 프레스금형에서 급속 냉각시키는 것과 동시에, 상기 강관의 양단부를 납작하게 성형하여 브라켓을 형성함으로써 상기 강관을 도아보강재로 성형하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 자동차 도어 보강재는 강관 형태의 강관부, 및 상기 강관부의 양단부에 형성되는 브라켓을 포함하며, 상기 강관부 및 상기 브라켓의 인장 강도가 각기 1400MPa 내지 1700MPa인 것을 특징으로 한다.
[색인어]
강관, 도어보강재, 프레스,
Figure 112006502239562-pat00008
칭, 템퍼링

Description

자동차 도어 보강재 및 이의 제조 방법{AUTOMOTIVE DOOR IMPACT BEAM AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
도 1은 종래 기술에 따른 자동차 도어 보강재의 사진이다.
도 2는 종래 기술에 따른 자동차 도어 보강재의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 자동차 도어 보강재가 장착된 자동차 도어의 내부 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 도어 보강재가 장착된 자동차 도어의 내부 사진이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 자동차 도어 보강재의 강관부의 단면 형상을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 도어 보강재의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 자동차 도어 보강재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세 하게는 프레스 경화를 이용한 자동차 도어 보강재의 제조 방법 및 이에 의해 제조되어 강관부와 브라켓이 일체로 구비되는 자동차 도어 보강재에 관한 것이다.
자동차 도어 보강재는 자동차 도어의 내부에 장착되어 측면 충돌시 탑승자를 보호하는 안전 부품으로 자동차에 장착되고 있다. 이 자동차 도어 보강재는 판상의 비강관형 도어 보강재와 강관형 도어 보강재로 구분되는데, 강관형 도어 보강재가 일반적으로 사용된다.
종래 기술에 따른 강관형의 도어 보강재(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 충격 흡수 역할을 수행하는 강관(12), 이 강관(12)의 양단부에 위치하며 도어 내부에 장착되는 부분인 브라켓(14), 및 이 강관(12)와 브라켓(14)을 용접하여 형성된 용접부(16)를 포함하여 구성된다.
이러한 도어 보강재의 제조 방법의 흐름도를 도 2에 도시하였다.(표 1의 비교재 1)
먼저, 강관 제조 공정는 다음과 같다. 열간 압연 강판을 롤 성형 및 용접으로 조관하여 강관을 형성한다. 강관은 두께 1.8mm 내지 3.5mm, 외경 25.4mm 내지 42.7mm인 원형 강관이거나, 두께 1.8mm 내지 2.4mm, 장축 외경 31mm, 단축 외경 25mm인 타원형 강관이다. 이 강관을 고주파 유도 가열 후 수냉 또는 유냉으로
Figure 112006502239562-pat00009
칭한 다음 템퍼링하여 강관을 제조한다. 이러한 강관의 인장 강도는 1400MPa 내지 1700MPa이다.
다음으로, 브라켓 제조 공정은 다음과 같다. 브라켓은 인장 강도가 300MPa 내지 400MPa인 냉간 압연 강판 또는 열간 압연 강판을 블랭킹한 후 프레스 성형하 여 제조된다.
마지막으로, 강관과 브라켓을 용접하여 자동차 도어 보강재를 제조한다.
이와 같은 종래의 제조 방법에 따르면, 강관과 브라켓을 별도로 제조하여야 하므로 공정이 복잡하며, 브라켓과 강관의 제조 회사가 서로 달라 물류 비용이 증가하며 부품 모듈화에서 적합하지 않다. 그리고, 브라켓 제조를 위한 강판 구입 비용, 이 강판의 성형 비용, 및 브라켓과 강관의 용접 등에 소요되는 비용이 전체 비용의 약 50%를 차지하고 있다. 즉, 종래의 제조 방법에 따르면 자동차 도어 보강재의 제조 비용이 비싸다.
그리고, 별도의 브라켓을 강관에 부착하여야 하므로 자동차 도어 보강재의 무게가 늘어나 경량화에 반하는 문제가 있다.
또한, 이와 같은 방법으로 제조된 도어 보강재에서 브라켓은 충격 흡수 능력은 없으며 단순히 도어 보강재를 도어 내부에 장착하기 위한 것으로, 상기와 같이 300MPa 내지 400MPa의 인장 강도를 가지는 강판으로 제조된다.
브라켓 중 강관이 존재하지 않은 부분은 브라켓만 존재하여 다른 부분에 비해 강도가 매우 낮아 취약한 부위이다. 따라서, 이 부분에 측면 충돌이 발생하면 탑승자의 안전을 위협할 수 있다. 이러한 문제는 도어 보강재가 장착된 자동차 도어의 내부를 보여주는 도 3의 A 부분에서 확인할 수 있다.
최근에는 자동차의 센터 필라에 1400MPa 내지 1700MPa의 인장 강도를 가지는 제품을 적용하는데, 이 경우 센터 필라와 도어 보강재의 강관 사이에 브라켓만 존재하는 부분이 존재하여 더 큰 문제가 될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 실용화된 기술은 아니지만 다음의 기술들이 있으나 이 또한 문제가 많아 적용에 어려움이 있다.
첫째로, 강관을
Figure 112006502239562-pat00010
칭한 후 강관의 양단부를 프레스로 눌러 브라켓을 만드는 방법이 있다.(표 1의 비교재 2) 그러나,
Figure 112006502239562-pat00011
칭 이후에 강관의 강도가 너무 높아져 프레스로 납작하게 성형하기 어려우므로, 이 방법을 실용화하는 것은 실질적으로 불가능하다.
둘째로, 조관 후
Figure 112006502239562-pat00012
칭 전에 강관의 양단부를 프레스로 눌러 브라켓을 만드는 방법이 있다.(표 1의 비교재 3) 형상이 다른 브라켓을 구비하는 강관을 고주파 유도 코일 속에 연속적으로 통과시키는 것이 어려운 문제가 있다.
셋째로, 고주파 유도 가열후
Figure 112006502239562-pat00013
칭된 강관의 양단부를 다시 연화 열처리하여 강도를 저하시킨 후 강관의 양단부를 프레스로 눌러 브라켓을 만드는 방법이 있다.(표 1의 비교재 4) 그러나, 연화 열처리와 프레스 성형이 추가되어 공정이 더 복잡해지며, 제조 원가가 상승되는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 단순한 공정으로 브라켓이 강관에 일체로 형성되는 고강도의 자동차 도어 보강재의 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조되어 충격 흡수 능력이 우수한 자동차 도어 보강재를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자동차 도어 보강재의 제조방법은, (a) 보론(B), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소가 함유된 강판을 준비하는 단계; (b) 상기 강판을 조관하여 강관을 형성하는 단계; (c) 상기 강관을 오스테나이트 영역에 해당하는 온도로 가열하는 단계; (d) 상기 강관을 펄라이트, 페라이트 또는 베이나이트 상이 생기지 않는 한도 내에서 프레스금형으로 급속히 이송하는 단계; 및 (e) 상기 강관을 프레스금형에서 급속 냉각시키는 것과 동시에, 상기 강관의 양단부를 납작하게 성형하여 브라켓을 형성함으로써 상기 강관을 도아보강재로 성형하는 단계를 포함한다. 이에 따라 자동차 도어 보강재의 강관부와 브라켓을 일체로 제조할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있으며, 브라켓 자체 및 강관과 브라켓 사이의 강도를 증가시켜 전체적으로 고강도를 갖는 도아보강재를 제공할 수 있다.
상기 (e) 단계에서는, 상기 강관의 양단부를 납작하게 성형하여 서로 마주보는 부분이 각기 접촉한 다음에 상기 강관의 양단부에 가해지는 압하력을 증가시키는 것이 바람직하다. 이는 브라켓의 폭을 넓힘으로써 자동차 도어 보강재가 자동차 도어 내부에 용이하게 장착될 수 있도록 한다.
상기 (e) 단계에서는, 상기 브라켓 이외에 상기 브라켓 사이의 강관부도 소정 형상으로 성형할 수 있다. 특히, 상기 브라켓 사이의 강관부를, 단면 형상이 타원형을 갖도록 성형하거나 단면 형상이 적어도 하나의 오목부 또는 굴곡부를 갖도록 성형할 수 있다.
상기 자동차 도어 보강재의 제조 방법은, 상기 (e) 단계 이후에 상기 자동차 도어 보강재를 150℃ 내지 400℃로 템퍼링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (e) 단계에서, 상기 프레스금형은 그 내부에 냉각 물질이 순환되는 상태에서 상기 강관을 도아보강재로 성형한다. 이때, 상기 프레스금형 표면의 미세한 노즐을 통해 상기 냉각 물질이 상기 강관에 분사되는 상태에서 성형할 수도 있다. 이러한 방법에 의해 프레스 성형 중에 강관을 효과적으로
Figure 112006502239562-pat00014
칭할 수 있다.
냉각 효과를 좀더 향상시키기 위해, 상기 금형 내부로의 냉각 물질 순환이나 상기 금형표면의 노즐을 이용한 분사 방법과 함께, 냉각 물질이 담긴 저수조에 금형 및 강관이 잠긴 상태나 금형 외부에서 냉각 물질을 강관에 분사하는 상태에서 강관을 도아보강재로 성형할 수도 있다. 이러한 방식에 의해 냉각효과가 향상될 수 있다.
상기 (c) 단계에서, 이송 시의 온도 저하를 감안하여 상기 강관은 800℃ 내지 1000℃의 온도로 가열되는 것이 바람직하다.
상기 (c) 단계에서, 상기 강관은 고주파 유도 가열로, 배취(batch)로, 연속로 및 회전로로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 가열로에서 가열될 수 있다.
상기의 제조 방법에 의해 제조된 본 발명에 따른 자동차 도어 보강재는 강관 형태의 강관부, 및 상기 강관부의 양단부에 형성되는 브라켓을 포함하며, 상기 강관부 및 상기 브라켓의 인장 강도가 각기 1400MPa 내지 1700MPa인 것을 특징으로 한다.
상기 강관부의 단면 형상이 원형 또는 타원형이거나, 상기 강관부의 단면 형상이 적어도 하나의 오목부 또는 굴곡부를 구비할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 도어 보재를 설명한다.
표 1은 본 발명의 도어 보강재 제조방법과 종래기술을 비교한 것이다. 표 1에서 부품수는 도어보강재의 부품수, 용접 유무는 강관과 브라켓의 용접 유무를 의미한다.
[표 1]
Figure 112006502239562-pat00001
상기 표 1을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 도 4 및 도 5을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자동차 도어 보강 재를 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 도어 보강재가 장착된 자동차 도어의 내부 사진이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 자동차 도어 보강재(20)는 강관 형태의 강관부(22), 및 이 강관부(22)의 양단부에 위치하는 브라켓(24)을 포함하여 구성된다. 강관부(22)는 충격 흡수 역할을 수행하며 브라켓(24)은 자동차 도어 보강재(20)를 자동차 도어(30) 내부에 장착하는 역할을 한다.
본 실시예에 따른 자동차 도어 보강재(20)는 강관부(22)와 브라켓(24)이 일체로 구비된다. 여기서, 일체라 함은 동일한 성분을 가지는 하나의 구조체로 이루어져 이음새 등이 존재하지 않는 것을 의미한다.
이와 같이 강관부(22)와 브라켓(24)이 일체로 구비되므로 강관부(22) 및 브라켓(24)의 인장 강도는 대략 1400MPa 내지 1700Mpa으로 서로 동일한 수준이다. 즉, 브라켓(24)의 인장 강도가 종래 브라켓의 3배 내지 5배에 이르므로 측면 충돌 시 충격 흡수 능력을 향상하는 데 크게 기여할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 강관부(22)이 충격 흡수 능력을 최대화할 수 있는 다양한 단면 형상을 가져 강관부(22)의 충격 흡수 능력을 최대화할 수 있는데, 도 5를 참조하여 가능한 강관부(22)의 단면 형상의 예들을 설명한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 자동차 도어 보강재의 강관부의 단면 형상을 도시한 도면이다.
도 5의 (a)에서와 같이 강관부(22a)의 단면 형상이 원형일 수 있으며, 도 5 의 (b)에서와 같이 강관부(22b)의 단면 형상이 타원형일 수도 있다. 도 5의 (c) 및 (d)에서와 같이 강관부(22c)(22d)의 단면 형상의 일측에 오목부(P1)(P2)가 형성될 수 있으며, 도 5의 (e)에서와 같이 강관부(22e)의 단면 형상의 양측에 오목부(P3)를 구비하는 것도 가능하다. 그리고, 도 5의 (f), (g) 및 (h)에서와 같이 강관부(22f)(22g)(22h)가 적어도 하나의 굴곡부(W1)(W2)(W3)를 가져 “U”자형(또는 “ㄷ”자형), “M"자형 등의 단면 형상을 가질 수 있으며, 도 5의 (i)에서와 같이 강관부(22i)의 단면 형상이 오목부(P4)와 굴곡부(W4)를 모두 구비하는 것도 가능하다.
이와 같은 특징을 가지는 자동차 도어 보강재를 제조하는 방법을 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 도어 보강재의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 자동차 도어 보강재의 제조 방법은 강판 준비 단계(ST10), 조관 단계(ST20), 급속 가열 단계(ST30), 급속 이송 단계(ST40), 프레스 경화 단계(ST50), 템퍼링 단계(ST60)을 포함한다. 각 단계를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 강판 준비 단계(ST10)에서는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 보론(B), 바나듐(V), 니켈(Ni) 등의 경화능 향상 원소가 적어도 하나 이상 함유된 강판을 준비한다. 강판은 이 외에도 다른 원소를 포함할 수 있음은 물론이다.
이러한 경화능 향상 원소 중 보론의 함유량은 각기 0.0005중량% 내지 0.005중량%일 수 있다. 보론이 0.0005중량% 미만으로 함유되는 경화능 향상 효과가 크지 않으며, 보론이 0.005중량%를 초과하여 함유되는 경우에는 인성을 저하시킬 수 있기 때문이다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 자동차 부품용 강관에 필요한 특성을 고려하여 함유량을 조절할 수 있음은 물론이다.
상기 크롬, 몰리브덴, 보론, 바나듐, 니켈 등의 경화능 향상 원소는 강관의 경화능을 향상시켜 프레스 경화 단계(ST50) 이후에 자동차 도어 보강재의 주조직이 마르텐사이트가 될 수 있도록 한다. 이에 대해서는 프레스 경화 단계(ST50)에서 좀더 상세하게 설명한다.
이러한 강판은 열간 압연 강판 또는 냉간 압연 강판일 수 있다.
이어서, 조관 단계(ST20)에서는 롤 성형 및 용접으로 강판을 조관하여 직선형의 강관을 형성한다. 그리고, 강관 불량부 검사를 수행한 후 급속 가열 단계(ST30)에서의 가열로에 넣기 적당한 크기로 절단한다.
이어서, 급속 가열 단계(ST30)에서는 강관을 오스테나이트 영역에 해당하는 온도로 급속 가열한다. 이 때, 급속 이송 단계(ST40)에서의 온도 저하를 감안하여 800℃ 내지 1000℃ 온도까지 가열하는 것이 바람직하다.
급속 가열을 위해 강관을 고주파 유도 가열로에 넣고 가열하는 고주파 유도 가열법을 사용하는 것이 바람직하다. 고주파 유도 가열법은 유도 코일 속으로 강관을 연속적으로 통과시켜 가열하는 방식으로, 유도 가열 시 강관을 회전시키면 균일한 열처리가 가능하여 강관의 열변형을 최소화할 수 있다. 또한, 고주파 유도 가열법은 가열로 내부의 가스 분위기를 제어할 필요가 없으며 급속 가열이 가능하여 열처리 시간의 단축이 가능한 장점이 있다.
그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 강관의 가열을 위하여 전기나 가스를 열원으로 하는 배취(batch)로, 연속로, 회전로 등의 가열로를 사용할 수 있음은 물론이다.
이어서, 급속 이송 단계(ST40)에서 강관을 프레스 경화 설비로 급속 이송한다. 강관의 이송 시간이 길어지면 강관의 온도가 낮아져 프레스 경화 이후에 강관 내부에 페라이트, 펄라이트, 베이나이트 등이 생성되어 강도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 강관의 성분을 고려하여, 상기의 강도 저하를 방지할 수 있는 속도로 강관을 이송하는 것이 바람직하다.
즉, 강관을 펄라이트 또는 페라이트 상이 생기지 않는 한도 내에서의 속도로 이송하는 것이 바람직하며, 가능한 한 가장 빠른 속도로 이송하는 것이 더욱 바람직하다.
여기서, 강관은 로봇을 이용하여 이송하거나 수작업으로 이송할 수 있다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법으로 강관을 이송할 수 있다.
이어서, 프레스 경화 단계(ST50)에서는 프레스금형에서 강관을 냉각시킴과 동시에 성형하여 도어 보강재를 형성한다.
여기서, 프레스 경화라 함은 강도가 낮고 연성이 우수한 고온에서 강관을 프레스 성형함과 동시에 냉각된 금형에 의해 강관을
Figure 112006502239562-pat00015
칭하는 것을 말하며, 당업계에서는 프레스 담금질, 프레스
Figure 112006502239562-pat00016
칭, 다이
Figure 112006502239562-pat00017
칭, 열간 프레스 성형, 핫 프레스 포밍 등으로 불리우기도 한다.
프레스 성형과 함께 강관을
Figure 112006502239562-pat00018
칭하기 위하여 다양한 방법이 적용될 수 있다. 일례로, 금형 내부에 냉각 물질을 순환시키면서 프레스 성형하는 방법이 있다. 또한, 상기 금형 내부의 냉각 물질 순환과 함께 금형 표면의 작은 노즐을 통해 냉각 물질을 강관에 분사하면서 프레스 성형할 수도 있다.
냉각 효과를 좀더 향상시키기 위해 상기 금형 내부로의 냉각 물질 순환 또는 금형표면의 노즐을 이용한 분사 방법과 함께 냉각 물질이 담긴 저수조에 금형 및 강관이 잠긴 상태에서 강관을 성형하여 도아보강재(브라켓과 브라켓 사이의 강관부로 형성됨, 이하 동일)로 프레스 성형할 수 있다. 또한, 상기 금형 내부로의 냉각 물질 순환 또는 금형표면의 노즐을 이용한 분사 방법과 함께 금형 외부에서 냉각 물질을 강관에 분사하면서 도아보강재로 프레스 성형할 수도 있다.
이러한 방식에 의해 냉각효과가 향상됨은 물론 강관의 내경부에도 냉각물질이 접할 수 있어 강관으로부터 프레스 성형된 도아보강재 전체를 마르텐사이트 조직으로 형성할 수 있게 된다.
여기서, 냉각 물질이라 함은 냉각수, 냉각오일 등의 물질을 말한다.
프레스 경화 단계(ST50)에서는 강관의 양단부를 프레스하여 납작하게 성형함으로써 브라켓을 형성한다. 이로써,
Figure 112007062776009-pat00023
칭과 동시에 납작하게 성형함으로써 브라켓 부분의 강도를 증가시킬 수 있다. 이 때, 강관의 양단부를 납작하게 성형하여 서로 마주보는 부분이 각기 접촉한 후 강관에 가해지는 압하력을 증가시켜, 브라켓의 두께를 줄이고 폭을 늘이는 것이 바람직하다. 이는 브라켓의 폭이 넓을수록 브라켓을 자동차 도어의 내부에 용이하게 장착할 수 있기 때문이다.
그리고, 양단부의 브레켓들 사이, 즉 강관부의 단면 형상 또한 충격 흡수 능 력을 향상시킬 수 있도록 성형한다. 즉, 일반적으로 강관부는 단면 형상에 따라 충격 흡수 능력이 달라지므로 본 실시예에서는 이를 고려하여 충격 흡수 능력을 향상시킬 수 있도록 강관부의 단면 형상을 성형하는 것이다. 이 때, 강관부의 단면 형상을 타원형으로 성형하거나, 상기 강관부의 단면 형상이 적어도 하나의 오목부 또는 굴곡부를 구비하도록 성형할 수 있다.
본 실시예에서는 프레스 경화를 적용하여 강도가 낮고 연성이 우수한 고온에서 강관을 성형하므로 고강도 강관도 쉽게 성형할 수 있다. 즉, 고강도 강관을 이용하여 자동차 도어 보강재를 제조할 수 있어 자동차 도어 보강재의 충격 흡수 능력을 향상시킬 수 있다. 그리고, 강관부의 단면 형상을 변형할 수 있어 자동차 도어 보강재의 충격 흡수 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 경화능이 우수한 강관을
Figure 112006502239562-pat00019
칭하여, 자동차 도어 보강재의 주조직이 높은 강도의 마르텐사이트가 되도록 한다. 이에 자동차 도어 보강재의 충격 흡수 능력을 보다 향상시킬 수 있다.
Figure 112006502239562-pat00020
칭 시 강관의 외경부는 금형에 접촉되지만 강관의 내경부는 금형에 접촉되지 않으므로, 강관의 내경부의 냉각 속도가 상대적으로 느려 강관의 내경부에 마르텐사이트가 아닌 조직이 생성될 수 있다. 이러한 현상은 강관의 두께가 두꺼울수록 나타나기 쉬우므로 강관의 두께가 두꺼울수록 경화능이 우수한 강관을 사용하거나 상술한 우수한 냉각 효과를 나타낼 수 있는 방법으로 프레스 경화를 진행하는 것이 바람직하다.
프레스 경화가 완료되면 프레스 경화 설비의 금형에서 자동차 도어 보강재를 취출한다. 본 실시예에서는 금형 내부에서
Figure 112006502239562-pat00021
칭이 이루어지므로 금형이 자동차 도어 보강재의 열변형 및 이에 따른 뒤틀림을 효과적으로 방지한다. 결과적으로 본 실시예에 따르면 우수한 형상의 자동차 도어 보강재를 제조할 수 있다. 자동차 도어 보강재가 상온에 도달한 후에 금형에서 취출하는 것이 바람직하지만, 생산성 향상을 위해 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 변태가 완료된 온도 직하에서 자동차 도어 보강재를 취출하는 것도 무방하다.
이어서, 템퍼링 단계(ST60)에서 자동차 도어 보강재를 템퍼링한다. 프레스 경화된 직후의 자동차 도어 보강재는 취성이 있으므로 비교적 저온에서 템퍼링하여 충격 흡수 능력을 향상시킬 수 있다. 템퍼링 온도는 강도 저하가 크지 않으면서 인성을 증가시킬 수 있도록 150℃ 내지 400℃인 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니며 자동차 도어 보강재의 성분에 따라 템퍼링 온도를 적절히 조절할 수 있다.
본 실시예에 따른 자동차 도어 보강재의 제조 방법은, 강관부와 브라켓을 하나의 강관으로부터 일체로 제조하여 별도의 브라켓 제조를 위한 공정을 생략할 수 있어 이와 관련된 비용을 절감할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이와 같이 본 발명에 따른 자동차 도어 보강재의 제조 방법에 따르면, 강관부와 브라켓을 일체로 제조하여 제조 공정을 혁신적으로 단순화할 수 있다. 이에 따라 공정 생략 및 물류 비용 절감에 따라 제조 원가를 절감시킬 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 프레스 경화를 적용하여 강도가 낮고 연성이 우수한 고온에서 성형이 이루어져 강관부의 단면 형상을 변형할 수 있다. 이에 따라 강관부의 충격 흡수 능력을 더 향상시킬 수 있다.
프레스 경화 이후에 템퍼링을 하여 자동차 도어 보강재의 충격 흡수 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.
프레스 경화 설비의 금형 내부에서 강관을
Figure 112006502239562-pat00022
칭하므로, 열변형을 방지하여 우수한 형상의 자동차 보어 보강재를 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 자동차 도어 보강재는 강관부와 브라켓이 일체로 구비되고,
Figure 112007062776009-pat00024
칭과 동시에 강관을 납작하게 성형하여 브라켓을 형성함으로써 브라켓 부분의 강도도 증가시킬 수 있다. 따라서, 브라켓도 높은 인장 강도를 가지므로 취약한 부분이 존재하지 않는다. 이에 따라 측면 충돌 시 충격 흡수 능력을 향상시킬 수 있어 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다. 그리고, 브라켓을 별도로 장착하지 않으므로 자동차 도어 보강재의 무게를 저감시킬 수 있다.

Claims (13)

  1. (a) 보론(B), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소가 함유된 강판을 준비하는 단계;
    (b) 상기 강판을 조관하여 강관을 형성하는 단계;
    (c) 상기 강관을 오스테나이트 영역에 해당하는 온도로 가열하는 단계;
    (d) 상기 강관을 펄라이트, 페라이트 또는 베이나이트 상이 생기지 않는 한도 내에서 프레스금형으로 급속히 이송하는 단계; 및
    (e) 상기 강관을 프레스금형에서 급속 냉각시키는 것과 동시에, 상기 강관의 양단부를 납작하게 성형하여 브라켓을 형성함으로써 상기 강관을 도아보강재로 성형하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어 보강재의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서, 상기 강관의 양단부를 납작하게 성형하여 서로 마주보는 부분이 각기 접촉한 다음에 상기 강관의 양단부에 가해지는 압하력을 증가시켜 폭이 넓은 브라켓을 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어 보강재의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서, 상기 브라켓 사이의 강관부를 소정 형상으로 성형하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어보강재의 제조 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서, 상기 브라켓 사이의 강관부를, 단면 형상이 타원형을 갖도록 성형하거나, 단면 형상이 적어도 하나의 오목부 또는 굴곡부를 갖도록 성형하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어보강재의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (e) 단계 이후에,
    상기 자동차 도어 보강재를 150℃ 내지 400℃로 템퍼링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어 보강재의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서, 상기 프레스금형은 그 내부에 냉각 물질이 순환되는 상태에서 상기 강관을 도아보강재로 성형하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어 보강재의 제조 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서, 상기 프레스금형은 그 내부에 냉각 물질이 순환되고, 상기 프레스금형 표면의 미세한 노즐을 통해 상기 냉각 물질이 상기 강관에 분사되는 상태에서 상기 강관을 도아보강재로 성형하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어 보강재의 제조 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서, 상기 프레스금형은 그 내부에 냉각 물질이 순환되거나 상기 프레스금형 표면의 미세한 노즐을 통해 상기 냉각 물질이 상기 강관에 분사되고, 상기 금형과 상기 강관이 냉각 물질이 담긴 저수조에 잠긴 상태에서 상기 강관을 도아보강재로 성형하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어 보강재의 제조 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서, 상기 프레스금형은 그 내부에 냉각 물질이 순환되거나 상기 프레스금형 표면의 미세한 노즐을 통해 상기 냉각 물질이 상기 강관에 분사되고, 상기 금형과 상기 강관에 금형외부로부터 냉각물질이 분사되는 상태에서 상기 강관을 도아보강재로 성형하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어 보강재의 제조 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 상기 강관은 800℃ 내지 1000℃의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 자동차 도어 보강재의 제조 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 상기 강관은 고주파 유도 가열로, 배취(batch)로, 연속로 및 회전로로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 가열로에서 가열되는 것을 특징으로 하는 자동차 도어 보강재의 제조 방법.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 하나에 기재된 자동차 도어 보강재의 제조 방법에 의해 제조된 자동차 도어 보강재에 있어서,
    강관 형태의 강관부; 및
    상기 강관부의 양단부에 형성되는 브라켓
    을 포함하며,
    상기 강관부 및 상기 브라켓의 인장 강도가 각기 1400MPa 내지 1700MPa인 것을 특징으로 하는 자동차 도어 보강재.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 강관부의 단면 형상이 원형 또는 타원형이거나, 상기 강관부의 단면 형상이 적어도 하나의 오목부 또는 굴곡부를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차 도어 보강재.
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