KR101011192B1 - 경화 강판 부품의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 강판으로 구성된 경화 부품의 제조 방법에 관한 것으로: a) 강판으로 성형 부품을 형성하는 단계; b) 상기 성형 부품 형성 전, 형성 중, 또는 형성 후에, 상기 성형 부품의 필요한 단부 트리밍 및 필요한 경우 천공 공정을 실행하거나 구멍 패턴 형성을 실행하는 단계; c) 상기 성형 부품의 적어도 일부 부위를 강철 물질의 오스테나이트화(austenitization)를 허용하는 온도로 가열하는 단계; 및 d) 상기 부품이 형 경화 다이(form hardening die)로 전달되어 상기 부품의 적어도 일부 부위가 형 경화 다이와 접촉하여 압력을 받음으로써 냉각되어 경화되는 형 경화를 실행하는 단계;를 포함한다.
본 발명은 상기 부품이 양의 반경(positive radii) 부근 및 적어도 일부 부위 및 절단 가장자리 부근에서 형 경화 다이에 의해 지지되고, 뒤틀림없이 고정되도록 죄어지며; 상기 부품이 죄어지지 않는 부위에서 성형 다이에서 에어 갭(gap)을 두고 떨어져 있는 것을 특징으로 한다.
경화 다이(quenching die), 오스테나이트, 마텐자이트, 열간성형, 냉간성형

Description

경화 강판 부품의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING QUENCHED COMPONENTS CONSISTING OF SHEET STEEL}
본 발명은 강판으로 경화 부품을 제조하는 방법, 그 방법을 실행하는 장치, 및 그 방법 및 장치를 사용하여 제조된 강판으로 만들어진 경화 부품에 관한 것이다.
자동차 공학 분야에서는 차량의 총중량을 줄이거나 또는 차량의 총중량을 증가시키지 않고 개량된 장치를 탑재하고자 하는 노력이 있다. 이는 일부 차량 부품의 중량을 감소시켜야만 달성될 수 있는 것이다. 이와 관련하여, 이전의 디자인과 비교하여 차량 본체의 중량을 상당히 줄이고자 하는 시도가 있다. 그러나, 동시에 안전, 특히 차량을 운행하는 사람의 안전에 관한 요구 및 사고시에 차량의 거동에 관한 요구도 증가하고 있다. 차량 본체의 총중량을 줄이기 위하여 부품의 수 및 특히 부품의 두께를 줄인다면, 사고시에 한정된 변형 거동을 위하여 중량이 감소한 본체 외관의 강도 및 강직성은 증가하여야 할 것이다.
차량의 차체 제작에 가장 빈번히 사용되는 원재료는 강철이다. 어떤 다른 물 질도 많은 분야에 이렇게 다양한 물성을 자랑하는 비용이 저렴한 부품을 제공할 수 없다.
변화된 요구 조건의 결과로서, 높은 강도에서 높은 팽창 계수가 또한 보장되고 그와 함께 향상된 냉각 변형 가능성도 보장된다. 또한, 강철에서 달성할 수 있는 강도 범위는 증가하였다.
특히, 자동차 차체를 위한 이러한 일 예로는 합금 조성 성분에 따라 1000 내지 2000 MPa의 강도를 가지는 강판으로 구성된 부품이다. 그 부품에서 이러한 높은 강도를 달성하기 위하여, 강판에서 대응하는 금속 소재편(blanks)을 절단하고, 그 금속 소재편을 오스테나이트 온도보다 더 높은 온도로 가열한 다음, 프레스에서 부품으로 성형한다; 성형 공정 동안, 물질을 경화시키기 위하여 급속 냉각이 동시에 실행된다.
플레이트를 오스테나이트화 하기 위하여 실행되는 어닐링(annealing) 동안, 비늘층이 그 플레이트의 표면에 형성된다. 이것은 성형 및 냉각 후에 제거된다. 이런 제거를 위해서 통상적으로 샌드블래스팅(sandblasting) 과정이 사용된다. 이러한 비늘층 제거 공전 전 또는 후에, 최종 트리밍(trimming) 및 구멍 도입 공정이 실행된다. 만약 최종 트리밍 및 구멍 도입 공정이 샌드블래스팅 전에 실행된다면, 절단 가장자리 및 구멍 가장자리에 바람직하지 않은 효과를 미칠 수 있다. 경화 후 일련의 공정 단계와 독립적으로, 샌드블래스팅 공정을 수단으로 하는 비늘층 제거 및 이와 유사한 방법은 부품을 자주 일그러뜨리는 단점을 가진다. 상기한 공정 단계 후에, 소위 부식 보호층으로 부품의 코팅이 실행된다. 예를 들어, 음극성 부식 보호층이 적용된다.
이러한 점에서, 경화된 부품의 재성형은 상상외로 비용이 비싸고 그 부품의 경화로 인해 상당한 정도의 마모가 발생하는 단점을 가진다. 또한, 코팅된 부품은 일반적으로 특히 명백한 부식 보호 효과를 발휘하지 못하는 단점을 가진다. 또한, 층 두께는 일정하지 않고, 부품의 표면에 따라 변동한다.
이러한 방법의 다른 변형에서는 강판 금속 소재편으로 부품을 냉각 상태에서 형성하고, 이어서 오스테나이트화 온도로 가열한 다음, 교정 도구 안에서 급격히 냉각하는 것이 알려져 있다; 가열로 인해 일그러진 부품은 그 성형된 부위에서 교정 도구에 의해 교정된다. 그런 다음, 상기한 재성형이 실행된다. 동시 성형 및 경화는 필수적으로 단지 선형 형태만을 제조할 수 있지만, 복잡한 형태를 생산할 수 없기 때문에 이러한 방법은 이미 기술된 방법보다 더 복잡한 형태를 생산할 수 있다.
영국 특허 GB 1 490 535에는 경화할 수 있는 강철판을 경화 온도로 가열한 다음 그 강철판이 원하는 최종 형태로 성형되는 성형 장치에 위치시키고, 그 성형 공정 동안 재빨리 냉각되어 강철판이 성형 장치에 존재하는 동안 마르텐사이트 구조 또는 베이나이트 구조가 획득되게 하는 경화 강철 부품의 제조 방법이 기술되어 있다. 예를 들어, 붕소 합금된 탄소강 또는 탄소 망간강은 기초 물질로서 사용된다. 상기한 특허 출원에 따르면, 성형은 바람직하게는 프레싱(pressing)이지만, 다른 방법도 사용될 수 있다. 성형 및 냉각은 바람직하게는 미세 결정질 마르텐사이트 또는 베이나이트 구조를 획득하기 위하여 계획되고 재빨리 실행되어야 한다.
유럽 특허 EP 1 253 208 A1는 플레이트 형상을 형성하기 위하여 프레싱 다이(pressing die)에서 열간 성형되고 경화되는 플레이트로부터 경화 플레이트 형상을 제조하는 방법을 기술한다. 플레이트 형상 위에는 금속 소재편의 면으로부터 돌출한 기준점(reference points) 또는 고리가 생성되고, 이는 다음의 제조 공정에서 플레이트 형상의 위치를 정하기 위하여 사용된다. 성형 공정 동안, 그 고리는 금속 소재편의 구멍이 형성되지 않은 부위에 형성되어야 한다; 기준점은 가장자리에서 각인된 구역의 형태 또는 플레이트 형상의 외형 내에 천공점(punch-through point) 또는 고리 형태로 제조된다. 프레싱 다이에서 열간 성형 및 경화는 하나의 다이에서 성형 및 경화/뜨임 과정의 조합에 의해 달성되는 효율적인 공정에 의해 일반적으로 바람직하다. 그러나, 다이에서 플레이트 형상의 클램핑(clamping) 및 열적 스트레스는 결국 부품에서 정확히 미리 결정할 수 없는 찌그러짐을 형성하게 된다. 이는 결국 이어지는 제조 공정에 부정적인 영향을 미칠 수 있기 때문에, 기준점이 플레이트 형상에 제조된다.
독일 특허 DE 197 23 655 A1는 강판 제품의 제조 방법에 관한 것으로, 그 강판 제품은 가열되고 마르텐사이트 구조로 경화되는 동안 한 쌍의 냉각된 다이에서 성형되고 경화되는 동안 그 다이는 부동화 수단으로서 기능한다. 경화 후에 기계성형이 일어나는 부위에서, 강철은 무른 상태로 유지되어야 한다; 다이로의 삽입은 급속 냉각 및 따라서 이러한 부위에서 마르텐사이트 구조를 방지하기 위하여 사용된다. 다이에서 홈에 의하여 동일한 효과를 달성하는 것이 가능하며 결과적으로 강철 플레이트와 다이 사이에 틈이 형성된다. 이러한 방법은 발생할 수 있는 상당한 찌그러짐으로 인해, 더 복잡한 구조의 프레스 경화 부품을 위해 적절하지 않은 단점을 가진다.
독일 특허 DE 100 49 660 A1은 국부적으로 강화되어 형성된 강판 부품의 제조 방법을 기술한다; 평평할 때 구조 부품의 기초 플레이트는 한정된 위치에서 강화 플레이트에 접착되고 이러한 소위 임시로 접합된 복합 플레이트는 단일체로서 성형된다. 제조 방법 및 달성되는 결과를 향상시키기 위하여 그리고 그 방법을 실행하는 기계에 대한 스트레스를 완화하기 위하여, 임시로 접합된 복합 플레이트를 성형 전에 적어도 약 800 ℃ 내지 850 ℃로 가열하고, 재빨리 삽입하여 뜨거운 상태에서 성형한 다음, 성형된 상태가 기계적으로 유지되는 동안 송풍기로 냉각되는 성형 다이와 접촉을 통해서 한정된 방식으로 냉각한다. 특히, 이러한 점에서 결정적인 500 ℃ 내지 800 ℃의 온도는 일정한 냉각 속도에서 유지되어야 한다. 강화 플레이트를 기초 플레이트에 결합하는 단계는 성형 공정에서 실행하기가 쉬워야 한다; 그 부품은 서로 용접하기가 어렵고, 이는 접촉 부위에 부식 보호를 효과적으로 할 수 있다. 이러한 방법은 한정된 내부 냉각 때문에 다이가 매우 복잡하다는 단점이 있다.
독일 특허 DE 2 003 306은 강철 부품을 프레스하고 경화하는 방법 및 장치를 기술한다. 상기 발명의 목적은 특히 강판으로 만들어진 부품이 성형 프레싱 및 경화를 위한 연속적인, 분리된 단계에서 제조되는 선행 기술의 단점을 방지하기 위한 의도로 강판 조각을 하나의 다이에서 프레스하고 경화하는 것이다. 특히, 상기 발명의 의도는 경화되거나 또는 담금질된 부품이 변형되는 것을 방지하고 따라서 부 가적인 작업 단계를 필요로 하는 것을 방지하는 것이다. 이를 달성하기 위하여, 오스테나이트 상태를 유도하는 온도로 가열된 후 강철 조각은 한 쌍의 협력 다이 요소 사이에 위치하고, 그곳에서 강철 조각은 압축되며 동시에 열은 재빨리 그 금속 조각에서 다이 부분으로 분산된다. 다이 부품은 전체 과정 동안 저온으로 유지되므로 담금질 효과는 금속 조각이 다이 압력을 받는 동안 그 조각에 발휘된다.
독일 특허 DE 101 20 063 C2는 벨트 형태로 제공된 기초 물질로 만들어진 금속성 자동차 부품을 형상 압연 장치에 공급하고 압연된 형태로 그것들을 압연하는 방법을 제공한다; 형상 압연 장치에서 나온 후에, 압연된 형상의 일부 부위는 경화를 위해 필요한 온도로 유도적으로 가열되고 그런 다음 냉각 장치에서 경화된다. 그 후, 압연된 형상은 형상 부품을 형성할 정도의 길이로 절단되어야 한다.
미국 특허 US 6,564,604 B2는 매우 높은 기계적 특성을 지닌 부품의 제조 방법에 관한 것으로, 그 부품은 압연된 강판으로 스트립을 스탬핑(stamping) 함으로써 제조되고, 특히 열간 압연되고 코팅된 부품은 그 강철의 표면을 보호하기 위해 금속 또는 금속 합금으로 코팅되며 강판은 강판 금속 소재편을 얻기 위해 절단된다; 강판 금속 소재편은 열간 성형되거나 냉간 성형되고 열간 성형 후 냉각되고 경화되거나 또는 냉간 성형 후 가열되고 냉각된다. 금속간 합금은 성형 전후에 표면에 침적되어야 하고 금속의 부식 및 탈탄(decarburization)을 방지하여야 한다; 이러한 금속간 혼합물은 또한 윤활 기능을 수행할 수 있다. 여분의 물질은 금속 소재편으로부터 제거된다. 코팅은 일반적으로 아연 또는 아연-알루미늄 합금에 기초하여야 한다.
유럽 특허 EP 1 013 785 A1은 압연 강철 밴드, 특히 열간 압연 밴드로 만들어진 부품의 제조 방법을 기술한다. 상기 발명의 목적은 다른 것 중에서 열간 압연 후에 코팅되고 고온 또는 냉각 변형을 받으며, 열간 성형 또는 열처리 전, 동안, 후에 강철의 탈산(decarburization) 및 상기한 강판 표면에 산화가 발생함이 없이 온도를 증가시키기 위한 열처리를 받는 0.2 내지 2.0 ㎜ 두께의 압연 강판을 제공하는 것이다. 이를 위하여, 강판은 그 강판의 표면을 보호하는 금속 또는 금속 합금이 제공되고, 그런 다음 그 강판은 성형을 위한 온도 상승을 받게 되며, 강판의 성형이 이루어지고 그 부품은 냉각된다. 특히, 코팅된 강판은 고온 상태로 프레스되어야 하고 디프 드로잉(deep-drawing)으로 제조된 부품은 사실상 임계 경화 속도보다 더 빠른 속도로 경화를 위해 냉각되어야 한다. 상기 인용된 출원은 또한 적절한 금속 합금을 기술하며, 그 목적은 이러한 강철 플레이트를 다이에서 성형하고 경화하기 전에 950 ℃로 오스테나이트화 하는 것이다. 적용된 코팅은 특히 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되어야 한다; 이는 산화 및 탈산(decarburization)에 대한 보호 효과 뿐만 아니라 윤활 작용도 제공하여야 한다. 다른 공지된 방법과 대조적으로, 이러한 방법은 사실상 강판 부품이 오스테나이트화 온도로 가열된 후에 그 표면에 비늘이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 상기한 출원에서 논의된 종류의 냉간 성형은 본질적으로 연소-알루미늄 도금된(fire-aluminized) 층이 큰 변형을 허용하기에는 유연성이 너무 적기 때문에 연소-알루미늄 도금된 강판으로는 불가능하다. 특히 더 복잡한 형상을 위한 디프 드로잉 공정은 차가울 때 이러한 종류의 강판으로는 달성될 수 없다. 이러한 종류의 코팅으로, 열간 성형 공정, 즉 단일 다이에서 성형 및 경화가 모두 가능하지만, 부품은 후에 어떤 음극성 보호를 가지지 않는다. 또한, 이러한 부품은 기계적으로 성형되거나 또는 경화 후에 레이저로 성형되어야 하고, 물질의 경도 때문에 이어지는 성형 단계가 매우 비용이 비싸다는 단점이 있다. 또한, 기계적으로 절단되거나 레이저에 의해 절단되어 형성될 부품의 전체 부위는 더 이상 어떠한 부식 보호 효과도 가지지 않는다는 점에서 바람직하지 않다.
독일 특허 DE 102 54 695 B3에는 냉간 성형 공정, 특히 디프 드로잉(deep drawing)을 수단으로 반성형된 제품을 성형함으로써 금속성 성형 부품, 특히 비경화된, 열간 성형할 수 있는 강판으로 구성된 반성형된 제품으로 구성된 성형 부품을 제조하는 방법이 기술되어 있다. 부품의 금속 소재편의 가장자리는 제조될 부품의 외부 윤곽에 거의 일치하는 외부 윤곽을 따라 절단된다. 마지막으로, 절단된 부품의 금속 소재편은 가열되고 열간 성형 다이에서 압축 경화된다. 이러한 방식으로 생산된 부품은 열간 성형 후에 즉시 원하는 외부 윤곽을 가지고, 따라서 부품의 가장자리를 트리밍할 필요가 없다. 이는 강판의 경화 부품 제조시에 주기 시간을 상당히 감소시킬 수 있다. 사용되는 강철은 가열하는 동안 비늘의 형성을 방지하기 위하여 필요시에 보호성 가스 대기의 보호하에 가열되는 공기 경화강(air-hardened steel)이어야 한다. 그렇지 않으면, 성형된 부품 위의 비늘층은 그 부품의 열간 성형 후에 제거된다. 상기 인용한 특허 출원은 냉간 성형 공정의 과정에서, 부품의 금속 소재편이 최종 윤곽에 가까운 형태로 다이에서 나온다는 사실을 언급한다; "최종 윤곽에 가깝다"는 표현은 거시적인 물질 흐름에 동반하는 완전 성형된 부품의 기하학적 형태가 냉간 성형 공정의 말기 후에 부품 금속 소재편으로 완전히 형성된다는 것을 의미하기 위한 것이다. 냉간 성형 공정의 말기 후에, 부품의 3차원 형상을 제작하는 것은 단지 형태의 약간의 개조를 필요로 하고, 최소한의 국부적인 물질 흐름을 필요로 한다. 이러한 방법은 예전처럼, 전체 외곽의 최종 성형 단계가 고온 상태에서 여전히 발생하고, 비늘의 형성을 방지하기 위하여 보호 가스 내에서의 어닐링(annealing)과 관계된 공지된 방법이 취해지든지 또는 부품의 비늘이 제거되거야 하는 단점을 가진다. 두 가지 방법 모두는 부식 보호 코팅이 그 다음에 행해져야 한다.
요약하면, 상기한 모든 방법은 최적의 냉각 효과를 달성하고 변형을 방지하기 위하여, 모든 단계에서 형성된 부품이 다이에 대하여 100% 접촉하게 되는 단점을 가진다(소위 100% 마킹 형태(marking image)).
이러한 마킹 형태는 적용된 잉크가 부품의 어떤 부위가 그 전체 표면에서 다이에 대하여 기대지 않는지를 나타내기 위하여 사용되는 다이의 시간이 오래 걸리고, 매우 노동 집약적인 브레이킹-인(breaking-in)을 필요로 한다. 따라서, 표면은 연속적으로 교정되어야 한다. 이러한 사실에도 불구하고, 모든 공지된 프레스 경화 공정은 매우 조심스러운 브레이킹-인(breaking-in)에도 불구하고, 변형 및 절단 가장자리 변위가 빈번히 그리고 예상치 못한 형태로 발생하고 그 결과 다이에서 나온 후에, 부품은 왜곡되고 절단 가장자리는 치환되는 특성을 공유한다. 높은 경도 때문에, 이러한 부품은 더 이상 재성형될 수 없고 예를 들면 똑바로 펴지 못한다. 공지된 방법에서, 재성형은 레이저에 의한 최종 트리밍에 제한된다.
본 발명의 목적은 다이의 브레이킹-인(breaking-in) 시간을 상당히 단축시킬 수 있고, 다이의 마모를 줄일 수 있으며, 상당히 높은 치수 정확성 및 적합성을 가진 비틀림이 없는 신뢰할 만한 부품을 공급할 수 있는, 강판으로 구성된 경화 부품의 제조 방법을 제공하는 것으로, 이 방법에 의하면 성형되는 부품의 재성형 단계를 생략하는 것이 가능하다.
상기의 목적은 청구항 제1항에서 정의된 특징을 가진 방법으로 달성된다; 바람직한 변형은 종속 청구항에 기술되어 있다.
본 발명의 다른 목적은 다이의 브레이킹-인(breaking-in) 시간을 상당히 단축시킬 수 있고, 마모에 강하며, 더 빨리 수리할 수 있고, 상당히 높은 치수 정확성 및 적합성을 가진 비틀림이 없는 신뢰할 수 있는 부품을 공급할 수 있는, 강판으로 구성된 경화 부품의 제조 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적은 청구항 제21항에서 정의된 특징을 가진 장치로 달성된다. 바람직한 변형은 종속 청구항에 기술되어 있다.
본 발명은 프레스 경화(press hardening)에서 주요 문제는 성형된, 특히 디프 드로잉된 강판을 사용하여 다이에서 브레이킹-인(breaking-in)할 때, 다이가 강판 위에서 부서지고 이러한 강판과의 접촉이 전 영역에서 발생한다는 사실에 대한 인식에 기초한다. 그러나, 경화 다이가 부서지는 성형된, 특히 디프 드로잉된 강판은 또한 새로운 성형 다이로 제조되는 강판이고, 브레이킹-인(breaking-in) 단계에 존재한다. 그러나, 제조 공정에 있는 작품과 다이의 부분들(die halves)의 전 영역과의 실질적인 접촉은 한편으로는 디프 드로잉 다이 및 경화 다이 모두에서 다이의 마모 때문에, 다른 한편으로는 공급된 강판의 두께 공차 또는 냉간 성형에 의한 물질의 두께의 차이, 소위 물질 적출(material extraction) 때문에 실질적으로 결코 달성되지 않는다. 그러나, 이는 또한 일부 위치에서 제조 공정에 있는 작품이 매우 강한 힘으로 가압되고, 다른 위치에서 거의 어떤 힘으로도 가압되지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 두 극단적인 상황에서, 강판은 최대 힘과 거의 존재하지 않는 힘 사이의 힘으로 매우 넓은 범위에서 죄어질 수 있다. 최대 힘, 최소 힘 또는 그 사이의 어떤 힘에 의해 죄어지는 경우에, 이러한 위치는 예견될 수 없다. 그러나, 이러한 위치는 주로 플랜지 부위에 위치한다.
본 발명은 강하게 죄어진 부분에서 피할 수 없는 부품의 수축이 방지되고, 죄어짐이 더 약한 부분에서 수축이 강도면에서 다소 예측하기 어렵게 발생한다는 것을 확인할 수 있었다. 결과적으로, 서로 다른 물질 특성 및 성형된 부품 특성, 특히 서로 다른 스트레스 상태 및 수축이 발생한다. 이러한 결과는 부품의 위치 이동 및 특히 비틀림을 초래한다. 또한, 본 발명은 오스테나이트에서 마텐자이트로의 위상 전환이 온도와 비선형적인 방식으로 이러한 수축의 발생에 중요하게 기여하는 것을 확인할 수 있었고, 이는 관련된 고려사항을 더 복잡하게 한다.
본 발명에 따른 방법에서, 실행된, 특히 디프 드로잉된 부품은 경화를 위해 필요한 온도로 가열된 다음 다이로 전달된다. 본 발명에 따르면, 클램핑 또는 프레싱의 가장 가능성이 높은 부위를 목표로 하는 접근법은 포기되고 부분 부위 프레싱이 의도적으로 실행된다. 결과적으로, 신뢰할 수 있는 클램핑 및 고정은 매우 강력한 압력으로 클램핑이 이루어지는 부위에서 달성될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 이는 물질, 표면 불규칙성, 또는 국부적인 초과를 치환하고 다소간 위장하기 위해 충분히 높은 국부적인 압력으로 발생한다. 결과적으로, 물질은 다이의 표면에 쉽게 작용하여 다이와 물질 사이의 마찰은 증가한다. 따라서, 그 물질은 압축된 부위에서 일정한 최대 두께로 설정된다. 그러나, 프레스가 필요로 하는 전체 성형 압력은 전체 표면법보다 더 낮을 수 있고, 따라서 비용이 상당히 저렴한 프레스를 사용할 수 있다. 이러한 경우에, 부품은 죄어진 채로 절단 가장자리의 적어도 일부분에 고정된다. 본 발명에서, "절단 가장자리(cut edges)"라는 용어는 외부 가장자리 및 구멍 또는 그 구멍의 가장자리에 적용된다.
또한, 부품은 의도적으로 그 길이 또는 면적 이상으로 죄어질 수 있다. 이를 위하여, 죄어진 부위는 제조 공정에 있는 제품의 전체 면적 또는 부분 면적에 선형 방식 또는 격자 방식으로 신장할 수 있다. 결과적으로, 압축된 부위에서 부품은 가장 가능한 충돌 거동에 적합한 경도 부위 또는 경도 만곡부로 일체화될 수 있다. 예를 들어, 프레싱은 주요 스트레스 라인 또는 환류 라인을 따라 실행될 수 있고, 따라서 이러한 부위에 더 높은 경도를 제공할 수 있다. 이러한 프레싱 또는 클램핑은 또한 특히 제조 공정에 있는 소재가 다이로부터 제거될 때 변형에 의해 유도된 비틀림을 방지할 수 있다. 더 낮은 냉각 속도로 인해 더 낮은 강도를 가진 압력을 받지 않은 부위는 부품의 변형 유보 부위를 구성할 수 있고 그 결과 스트레스가 경화된 부품에 발휘될 때, 그 부품은 부서지지 않고 - 만약 그렇지 않으면 통상적으로 균일하게 경화되거나 압축 경화된 경우처럼- 대신 다소 변형될 수 있다. 이는 그 부품이 만일 사고의 경우에 이탈하는 것을 방지한다.
부품이 압력을 받지 않는 부위에서, 부품은 일측에서 하나의 다이 부분(die half)에 기대고 에어 갭에 의해 다른 다이 부분(die half)으로부터 약간 떨어지거나 또는 에어 갭으로 두 다이 부분(die half)으로부터 서로 분리된다.
본 발명에 따르면, 어떤 프레싱도 발생하지 않는 부위에서, 부품은 다이의 부위 또는 다이 부분에 의해 적어도 양의 반경(positive radii)의 부근에서 지지된다. 예를 들어 0.5 내지 30 ㎜의 좁은 반경을 가진 안장점(saddle points) 부위에서, 성형되는 부품은 바람직하게는 압력을 받거나 죄어진다. 이러한 경우에, 안장점은 안장점 부위 또는 안장 부위에서 그 성형되는 부품이 두 공간 축에 대하여 양의 반경을 가지도록 한정된다.
이는 또한 양의 반경 부위에서, 성형되는 부품이 단지 하나의 다이 부분에 지지되지만, 맞은편 다이 부분에는 지지되지 않는다는 것을 의미한다. 놀랍게도 이러한 종류의 에어 갭과 본 발명에 따른 정확한 조절로, 냉각 및 경화에 긍정적으로 영향을 미치고 특히 조절하는 것이 가능함이 밝혀졌다. 본 발명에 따르면, 에어 갭은 또한 미리 선택된 부위에서, 부품이 다른 부위보다 더 적게 경화되도록 설정될 수 있다. 예를 들어 이것은 만약 이러한 부품의 어떤 부위가 감소된 경도를 가져 여전히 변형될 가능성을 가진다면 유용할 수 있다. 또한, 경도가 약한 부위("헤르트색(Hartesack)")는 기초 물질의 감소된 경도를 통해 방지될 수 있다. 본 발명에 따르면, 에어 갭 또는 에어 갭들은 적어도 0.02 ㎜ 및 바람직하게는 0.1 내지 2.5 ㎜의 너비로 형성된다.
본 발명에 따르면, 부품의 성형 및 부품의 트리밍 및 천공은 비경화된 상태에서 필수적으로 또는 완전히 실행된다. 사용되는 강판의 비경화된 상태에서의 상대적으로 우수한 변형 능력으로 인해 더 복잡한 부품 형태를 만들 수 있고 경화 공정 전에 비용이 상당히 더 저렴한 기계 절단 공정으로 경화된 상태에서 비용이 비싼 트리밍을 대체하는 것이 가능하다.
그러나, 성형되는 부품이 죄어 지는 부위에서, 죄어진 부위 내에서 절단 공정, 예를 들어 강철판 내에 구멍 또는 홈의 형성, 또는 외부 윤곽의 전체 또는 일부의 절단(cutting-off)은 고온 상태에서 실행될 수 있다. 강판 내에서 절단을 위하여, 다이 부분들(die halves)의 클램핑 부위는 대응하는 홈이 갖추어지고, 그 홈은 절단 공구를 수용한다. 외곽의 절단을 위해서, 절단 공구는 클램핑 부위에 인접하여, 그러나 바깥쪽에 제공된다. 고온 절단은 바람직하게는 380 ℃ 내지 800 ℃ 사이의 부품 온도에서 실행된다. 결과적으로, 자유롭게 수축하는 부위는 어떤 방식으로도 영향을 받지 않거나 방해되지 않는다.
부품의 가열에 의한 피할 수 없는 크기 변화는 냉각 강판의 제조시에 고려되며 그 부품은 최종 크기보다 약 0.6 내지 1.0% 및 특히 0.8% 더 작게 제조된다. 적어도, 성형 중 예상되는 열적 팽창이 고려된다. 크기 감소를 제외하고, 그 부품은 최종 윤곽에 대하여 매우 정확하게 성형되고 트리밍된다.
본 방법의 다른 실시 형태에 따르면, 부품의 냉각 기계 성형, 즉 성형, 절단 및 천공에서, 단지 상당한 복잡성 및 성형 깊이를 가진 부위 및 가능하게는 그 부품의 허용 부위, 특히 절단 가장자리, 성형된 가장자리, 성형된 표면 및 가능하게는 구멍의 패턴, 특히 바람직한 최종 허용 한계로 제조된 참조 구멍, 특히 최종 경화된 부품의 트리밍 및 위치 공차가 충분할 수 있다; 그러기 위해서 가열로 인한 부품의 열 팽창이 고려되어야 하고 보상되어야 한다.
이는 첫 번째 실시 형태에서, 냉간 성형 후에, 그 부품이 완성되어 경화된 부품의 최종 크기보다 약 0.8% 더 작다는 것을 의미한다. 본 발명에서, "더 작다"는 것은 냉간 성형 후에, 부품의 형성이 모든 세 개의 공간 축, 즉 3차원적으로 완료된다는 것을 의미한다. 따라서, 열 팽창은 모든 세 개의 공간축을 위한 동일한 측정을 고려한다. 선행 기술에서, 예를 들어 다이의 불완전한 밀폐로 인한 열 팽창은 모든 공간축에 대해 고려될 수 없다. 이러한 경우에, 다이로부터 불완전한 제거로 인해 Z 방향에서의 팽창만을 고려하는 것이 가능하였다. 본 발명에 따르면, 3차원 형상 또는 다이의 윤곽은 바람직하게는 모든 세 개의 공간축에서 더 작게 제조된다.
본 방법을 실행하기 위하여, 비경화되고 아연 도금된 특별한 박막은 첫째로 금속 소재편으로 절단된다.
제조된 금속 소재편은 사각형, 사다리꼴, 또는 형성된 금속 소재편일 수 있다. 모든 공지된 절단 공정은 금속 소재편의 절단을 위해 사용될 수 있다. 바람직하게는, 경화가 발생하는 절단 공정 동안 많은 열을 플레이트에 전달하지 않는 절단 공정이 사용된다.
그런 다음, 냉간 성형 다이는 절단된 금속 소재편으로부터 성형 부품을 형성한다. 성형된 부품의 형성은 이러한 성형 부품을 형성할 수 있는 모든 방법 및/또는 공정을 포함한다. 예를 들어, 다음의 방법 및/또는 공정이 적절하다:
순차 화합물 다이,
개별 다이의 연결,
눈금이 있는 다이,
유압 프레스 라인
기계적 프레스 라인
폭발적 성형, 전자기 성형, 관형 하이드로포밍, 금속 소재편 하이드로포밍,
및 모든 냉간 성형 공정.
상기한 종래 다이를 사용하여, 최종 트리밍은 성형, 특히 디프-드로잉 후에 행해진다.
본 발명에 따르면, 냉각 상태에서 성형된 부품은 최종 부품의 형태보다 약 0.8% 더 작게 제조되어, 가열 동안 열적 팽창을 보정한다.
상기한 방법으로 제조된 성형 부품은 고객에 의해 최종 생산품을 위해 필요한 허용 범위 내의 크기로 냉간 형성되어야 한다. 만약 더 큰 허용 오차가 상기한 냉간 형성에서 발생한다면, 이것은 후에 형 경화 공정 동안 지극히 작은 정도로 부분적으로 수정될 수 있고, 이하에서 논의될 것이다. 그러나, 형 경화 공정에서 허용 오차 교정은 바람직하게는 단지 형태 오류를 위해 실행된다. 이러한 형태 오류는 고온 교정의 방식 후에 교정될 수 있다. 그러나, 교정 공정은 가능하다면 단지 굽힘 공정에 제한되어야 한다; 물질량에 따른 절단 가장자리는 (가장자리 형태와 관련된), 만약 부품에서 절단 가장자리의 형태가 교정되지 않으면, 어떤 교정도 형 경화 다이(form hardening die)에서 실행될 수 없다는 사실에 영향을 받지 않아야 하고 받을 수도 없다. 요약하면, 절단 가장자리에 관한 허용 오차 범위는 냉간 성형 및 형 경화 공정 동안 허용 오차 범위에 일치하는 것은 명백하다.
본 발명에 따른 바람직한 실시 형태에서, 냉각 상태에서의 성형 중, 즉 디프-드로잉 동안, 예를 들어 플랜지는 냉간 성형된(cold-performed) 부품에 인접한 본질적으로 공지된 방식 및 절단 가장자리 부근에서 형성된다. 플랜지의 형성 후에, 플랜지 부위에서 외부 트리밍이 실행된다. 이는 이러한 절단이 프레스 다이의 개구(opening) 및 폐쇄 방향과 평행하게 이루어지는 장점을 가진다. 심지어 플랜지가 실질적으로 바람직하지 않은 부품에서, 그럼에도 불구하고 이러한 플랜지를 상기한 절단 목적을 위하여 냉각 상태로 생산하는 것이 바람직할 수 있다. 플랜지는 이하에서 기술되는 것처럼 경화 공정 과정에서 순차적으로 제거된다.
부품이 완전히 성형되면 다이로부터 제거한 후, 성형되고 트리밍된 부분은 780 ℃ 이상, 특히 800 ℃ 내지 950 ℃의 어닐링(annealing) 온도로 가열되고 그 온도에서 몇 초에서 몇 분간 유지되며, 그러나 적어도 원하는 오스테나이트화가 발생할 때까지 유지된다. 이러한 과정에서, 그 부품은 1% 정도 팽창하여 어닐링 후 및 삽입 바로 전에, 0.2% 더 커진다.
어닐링 공정 후에, 부품은 본 발명에 따른 성형 경화 단계를 거치게 된다.
이하에서는 일 예를 들어 가열 및 성형 경화를 설명할 것이다.
형 경화 공정의 실행을 위하여, 특히 부품은 우선 로봇에 의해 컨베이어 벨트로부터 운반되어 표시 위치(marking station)에 삽입된 다음 각 부품은 성형 경화 전에 종합적으로 표지될 수 있다. 그런 다음, 로봇은 그 부품을 임시 캐리어에 위치시키고, 그 임시 캐리어는 컨베이어 벨트에 의해 가열로로 이동하고, 부품은 가열된다.
예를 들어, 대류 가열을 이용하는 연속 가열로가 가열 공정을 위해 사용된다. 그러나, 어떤 다른 종류의 가열 장치 또는 가열로도 사용될 수 있으며, 특히 성형된 부품이 전자기적으로 또는 극초단파로 가열되는 가열로가 사용될 수 있다. 성형된 부품은 임시 캐리어에서 가열로를 거쳐 이동한다; 임시 캐리어는 부식 보호층이 연속 가열로의 롤러로 전달되는 것을 방지하고 또는 가열하는 동안 그것들이 문질러 벗겨지는 것을 방지하기 위해 사용된다.
가열로에서, 그 부품들은 사용되는 합금의 오스테나이트화 온도보다 더 높은 온도로 가열된다.
완전한 경화를 달성하기 위하여 부품들이 최대 온도로 가열된 후, 어떤 최소 온도(>700 ℃)로부터의 냉각은 20 K/s 보다 큰 최소 냉각 속도로 실행되어야 한다. 이러한 냉각 속도는 연속 성형 경화에서 달성된다.
이를 실행하기 위하여, 로봇은 780 ℃ 내지 950 ℃, 특히 860 ℃ 내지 900 ℃의 가열로에서 부품을 꺼내고, 또한 두께에 따라서 그것들을 형 경화 다이에 위치시킨다. 조작 또는 핸들링 동안, 성형된 부품은 약 10 ℃ 내지 80 ℃, 특히 40 ℃ 정도를 잃는다; 삽입을 위한 로봇은 바람직하게는 그 부품을 최고 속도로 크기가 정확한 방식으로 형 경화 다이에 삽입하도록 계획된다. 로봇은 성형된 부품을 부품 리프터에 위치시키고 프레스는 재빨리 낮아지며, 부품 리프터를 원래 자리로 옮겨 놓고 부품을 부동화한다. 이는 부품이 완벽하게 위치하고 다이가 폐쇄될 때까지 가이드하는 것을 보장한다. 프레스 및 형 경화 다이가 차폐되는 순간에, 부품은 여전히 적어도 780 ℃의 온도를 가진다. 다이의 표면은 50 ℃ 이하의 온도를 가지고, 그 결과로서 부품은 80 ℃ 내지 200 ℃로 재빨리 냉각된다. 오스테나이트/마텐자이트 변환이 완료된 후, 즉 250 ℃ 이하에서 부품은 이동될 수 있다. 이는 선행 기술과 비교하여 시간을 절약한다. 당연히, 부품은 또한 더 오랜 기간의 냉각을 위하여 다이에 존재할 수 있다. 경화 동안, 에어 갭은 가스, 특히 비활성 가스로 씻겨질 수 있다. 만약 필요하다면, 가스는 냉각 효과를 발휘할 수 있다.
이는 다이가 그것이 성형되는 부품에 기대는 위치에서 열 충격을 받도록 한다; 본 발명에 따른 방법은 특히 어떤 성형 단계도 경화 단계 동안 실행되지 않을 때 기초 물질에 대하여 다이가 높은 열 충격 저항성을 가지도록 할 수 있다. 종래 방법으로, 다이는 또한 높은 마모 저항성을 가져야 하고, 이는 최근 이슈가 되지 않으며 따라서 다이를 훨씬 덜 비싸게 만든다.
성형된 부품의 삽입 동안, 트리밍 및 천공된 부품이 딱 맞게 경화 다이로 삽입되도록 주의를 기울여야 한다. 각도는 단순한 굽힘으로 교정될 수 있지만, 여분의 물질은 제거될 수 없다. 이러한 이유로, 냉간 성형된 부품의 절단 가장자리는 다이 가장자리와 관련하여 크기가 정확하게 일치하도록 절단되어야 한다. 트리밍된 가장자리는 절단 가장자리가 위치 이동하는 것을 방지하기 위하여 성형 경화 동안에 부동화 되어야 한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에서, 부가적인 열간 성형이 특히 절단 가장자리 부위에서 발생할 수 있다. 상기한 것처럼, 부품의 냉간 성형 동안, 사실상 완성된 부품에 존재하지 않아야 할 플랜지를 절단 가장자리 부위에 제공하는 것이 바람직하다. 디프-드로잉 공정에서 이러한 플랜지를 형성하는 것은 다이의 입구 및 차폐 방향에 수직으로 절단을 실행하는 것을 가능하게 하고, 이는 특히 정확하고, 정밀하며 단순한 절단을 가능하게 한다. 경화 공정 동안, 뜨거운 부품에서 이렇게 성형된 플랜지는 다이가 밀폐되었을 때 물질을 잡아 늘이는 것 없이, 다이에 대하여 재형태를 취하거나 또는 놓여진다. 이를 위하여, 플랜지가 존재하는 부위에서, 슬라이더(slider)가 딱 맞게 존재한다; 형 경화 공정을 위한 다이는 부품이 예를 들어 특정 부위에서 다이의 상부에 존재할 때까지 밀폐되고 그런 다음 슬라이더는 안쪽으로 이동하여 부품이 지지되는 다이에 대하여 플랜지를 누른다. 부품은 어떻게 해서든 절단 가장자리 부위에 죄어지기 때문에, 슬라이더는 그 부위를 죄는 기능을 수행한다; 클램핑 및/또는 이어지는 강제 수축은 놀랍게도 이것을 성공적으로 달성하여 이미 존재하는 플랜지의 굽힘 가장자리는 최종 부품에서 실질적으로 보여지지 않거나 검출되지 않을 수 있다.
또한, 부품의 어떤 부위를 고온 상태에서 형성하거나 굽히기 위하여 슬라이더로 이러한 방법을 이용하는 것이 가능하다; 부분 열간 형성은 강제 수축의 원리와 모순되지 않는다.
따라서, 로봇은 부품을 프레스 밖으로 가져오고 그것들이 냉각되는 랙(rack)에 위치시킨다. 만약 바람직하다면, 냉각은 공기의 주입 또는 유체에 담금을 통해서 가속화될 수 있다.
어떤 결과의 성형 단계 없이 성형된 부품의 양의 반경의 동시 지지로 단지 절단 가장자리 부위에서 다이와 성형되는 부품 사이의 형상 고정(form-locked) 연결을 가지는 본 발명에 따른 성형 경화는 성형되는 부품이 변형되지 않고 냉각되도록 한다. 종래 성형 공정에서, 재현할 수 있는 한정된 냉각은 단지 성형 공정이 물질이 양 다이 절단(die halves)에 대하여 쉬는 지점에 도달할 때 또는 물질이 모든 측면에서 다이 부분들과 형상 고정 접촉으로 즉시 이루어질 때 발생한다; 이는 강도면에서 불균등성을 초래한다. 현재의 경우에, 성형된 부품은 단지 절단 가장자리 부위만으로 양 다이 부분들에 대하여 기대고 그 양의 반경은 단지 하나의 다이 부분에 대하여 기댄다. 이것은 부품의 휴식 동안에 절단 가장자리 부근에서 수축을 방지하고, 수축은 발생하고 사용되어 그 결과로 부품은 형상에 기대고 필요할 때 이어지는 굽힘 공정을 수행한다. 이는 디프-드로잉에서 생긴 성형 오류의 연속 교정을 실행하는 것을 가능하게 한다.
완성된 디프-드로잉 처리된 부품의 트리밍은 일반적인 방식으로 순차적으로 발생한다. 본 발명에서, 부품은 그 부품을 부품 리프터에 위치시키기 위한 돌출 탭을 구비할 수 있다. 적어도 그 탭들이 부품 자체와 결합하는 부위에서, 이러한 부품은 그것을 따라 경화된다. 특히 경화 후 및 다이가 개방되기 전에 부품 리프터의 본 발명에 따른 특별한 이동 순서를 수단으로, 이러한 탭은 간단히 부숴진다. 이는 높은 수준의 핸들링 신뢰도를 보장하고, 다른 한편으로 탭은 선행 기술에서 관행적으로 행해지는 것처럼 절단될 필요가 없다.
도 1은 경화할 수 있는 강판 샘플의 팽창계 곡선 도표의 그래프;
도 2는 가열 및 냉각을 지시하는 화살표가 병기된 도 1에 따른 팽창계 곡선 도표의 그래프;
도 3은 도 2에 따른 곡선 도표의 상세도;
도 4는 서로 다른 온도에서의 경화할 수 있는 강판의 유동 곡선의 그래프;
도 5는 경화될 강판과 본 발명에 따른 다이 세트에 대한 개략도;
도 6은 도 5에 따른 다이를 위한 다이 슬라이더의 개략도;
도 7은 처리된 강판으로부터 핸들링 탭(handling tabs)을 파열하기 위한 장치를 도시한 도면;
도 8은 도 7에 따른 장치의 다른 실시예를 도시한 도면;
도 9는 본 발명에 따른 방법의 공정 순서를 나타낸 도면;
도 10 내지 14는 자동차 부품에 적용되는 본 발명에 따른 공정 순서를 나타낸 도면;
도 15는 크기 변화 및 처리될 부품에 관하여 본 발명에 따른 공정 순서의 개략도;
도 16은 본 발명에 따른 방법의 도식적인 흐름도;
도 17은 냉간 성형된 상태로 절단 플랜지를 가진 부품의 개략도로서, 그 형성 순서를 나타내는 도면; 및
도 18은 도 17에 따른 부품을 열간 성형하기 위한 두 슬라이더를 구비한 성형 다이를 도시한 도면이다.
본 발명에 따르면, 경화될 부품은 냉각 상태에서 성형되고 절단된다. 냉각 상태, 즉 경화 전에 부품은 강판에 대해서 표준인 내재 경도를 가진다. 이러한 상태에서, 강판은 절단, 성형 및 특히 딥-드로잉 하기에 좋은 우수한 성능을 가진다(도 10). 모든 세 개의 공간 축에서, 부품은 의도하는 최종 형태보다 약 0.8% 작게 형성된다. 부품을 경화시키기 위하여, 그 부품을 오스테나이트화 온도, 특히 900 ℃ 이상의 온도로 가열한다. 부품의 가열은 구조 변화에 의해, 이번에는 오스테나이트화에 의해 이루어지는 물질의 길이 변화가 마무리되는 식으로 발생한다(도 1). 부품 샘플에서, 약 750 ℃에서 처음의 선형 열 팽창은 온도가 약 820 ℃로 상승할 때 아래쪽으로 향하고 그런 다음 다시 상승한다는 것은 도 1에서 명확히 알 수 있다. 선형 팽창에서의 이러한 불균일성은 성형되는 부품이 다이에 삽입되기 전에 마무리되어야 한다.
다이에서, 부품(도 5, 6)은 적어도 절단 에지 부위(가장자리)에서 죄어진다. 냉각으로 인해, 부품은 수축하려 하지만 클램핑 및 다이의 형태에 의해 본질적으로 수축이 방지된다. 이는 상당한 신장 스트레스를 발생시키게 되고, 부품에 소성 변형(plastic deformation)을 발생시킨다. 양의 반경(도 10)은 부품을 "지지"하고, 그 결과 부품은 대응하는 부위에서 성형 다이에 맞닿게 된다. 부품은 수축으로 인해 이와 같은 형태를 갖게 되고; 여기서, 차갑고 무른 부품의 변형 상의 부정확성이 교정된다. 상기 부품은 적어도 오스테나이트/마텐자이트 변환이 완료될 때까지 이러한 형태로 존재한다(도 2 및 3). 이는 명확히 약 250 ℃의 경우이다. 그런 다음, 선형 수축이 발생한다. 만약 부품이 약 250 ℃에서 다이로부터 제거된다면, 약 0.2% 더 자유 수축할 수 있다. 만약 부품이 다이에 그대로 존재한다면, 초기 성형을 고려하여 다이로부터 제거될 때 약 0.2% 수축한다.
실질적으로(도 11 내지 14), 생산은 우선 금속 소재편이 강판으로부터 절단되는 식으로 발생한다. 그런 다음 금속 소재편은 특히 딥-드로잉(도 12)으로 성형되고, 초과부는 제거된다. 일반적으로, 절단 과정은 전체 초과부가 단일 단계로 절단되도록 이루어지는 것이 아니라 두 단계 또는 세 단계로 순차적으로 절단되도록 이루어지는데, 이는 그렇지 않으면 트리밍된 초과부가 다이로부터 쉽게 제거될 수 없기 때문이다. 또한, 부품에는 탭이 존재하는데(도 14), 이에 의해 부품이 부품 리프터 위에 배치될 수 있고 또한 부품이 이 탭에 의해 다이로부터 제거될 수 있다. 본 발명에 따르면, 단순한 부품으로서 단일의 절단 단계가 존재할 수 있다; 이러한 한 번의 절단 단계에서 다이로 삽입하기 위해 적절한 자리에 탭이 형성되고(도 13, 16), 이에 따라 부품은 탭을 사용하여 다이에 삽입된다(도 7, 8); 탭이 다이에 삽입되는 부위에는 노치(notch)가 형성되고, 이후 탭은 성형되는 부품과 함께 경화된다. 다이로부터 부품을 제거하자마자 압력 요소가 노치 부근에서 탭을 파열하여, 부품은 다이로부터 제거되자마자 완전히 마무리될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 방법을 위한 성형 다이에 대해 상세히 설명한다.
예를 들어, 성형 다이(1)(도 7, 8)는 성형 다이 상부(2) 및 성형 다이 하부(3)를 가진다. 상기 예에서, 경화될 부품(4)은 단면이 대략 컵 모양 또는 모자 모양으로서, 바닥면(5), 두 측벽(6,7) 및 두 경도 플랜지 부위(8,9)를 갖는다. 바닥면(5)은 두 커브(10,11)에서 측벽(6,7)으로 굽는다. 측벽(6,7)은 두 커브(12,13)에서 플랜지(8,9)로 굽는다. 커브(10,11) 부근에서, 다이 상부(2)는 성형되는 부품(4)과의 관계에서 양의 반경을 구성한다; 커브(12,13) 부근에서, 다이 하부(3)는 성형되는 부품(4)과의 관계에서 양의 반경을 구성한다. 양의 반경 부위에서, 성형되는 부품(4)은 각각 성형 다이 상부 및 하부에 지지된다. 이러한 양의 반경 맞은편에는 에어 갭(14)이 제공되고, 이는 바닥면(5) 및 측벽(6,7)까지 뻗어있다. 측벽 중간 부위에서, 에어 갭(14)은 측벽의 일부 부위, 가능하다면 측벽의 거의 전체 부위에서 부품이 다이 상부 및 하부와 거의 접촉하지 않도록 겹칠 수 있다. 절단 가장자리(15) 부위에서, 에어 갭(14)에 인접한 성형 다이 상부 또는 성형 다이 하부는 돌출부(16)를 구비할 수 있어, 성형되는 부품(4)의 대응부가 여기에 죄어질 수 있다.
에어 갭(14)은 적어도 0.02 ㎜의 너비, 바람직하게는 0.1 내지 2.5 ㎜의 너비를 가진다.
매우 간단한 다이에 따르면, 극단적인 경우 양의 반경의 지지대만을 구비할 수 있고, 이는 오직 커브(10,11,12,13) 구역에서만 원형 단편과 같은 돌출부 형태로 제공될 수도 있으며, 성형되는 소재의 나머지 부위는 지지하지 않고 오직 절단 모서리(15) 부위만을 죄는 것으로 충분할 수도 있다.
측벽 부위 또는 반경이 작은(약 0.5-30 ㎜)(도 6) 변곡점 또는 안장점(saddle point) 부위에서 성형되는 부품이 경화되는 형으로 삽입됨이 없이 또는 성형되는 부품이 영구적으로 형의 어떤 부위와 접촉함이 없이 확실한 클램핑을 달성하기 위하여, 하나 이상의 슬라이딩 도구(17,18)가 하나 이상의 성형 다이 부분들에 제공될 수 있고 또는 성형 다이 상부 및 하부(2,3) 모두에 반대측에 제공될 수 있으며, 슬라이딩 도구는 바람직하게는 다이의 폐쇄 동안에 성형 다이 부분의 반대쪽 또는 서로 각각에 대하여 이동하고, 예를 들어 측벽 부위에서 구멍에 죄어진다. 성형 경화 및 수축 동안에, 이는 심지어 측벽의 구멍 부위에서 확실한 고정을 보장한다.
성형되는 부품을 그 전체 면적 및 길이에 대하여, 특히 선형, 장사방형(rhomboid) 또는 격자와 같은 패턴으로 죄기 위하여, 다이는 대응하는 선형, 장사방형, 또는 격자형의 돌출부로 구성되는 대응하는 선, 장사방형, 또는 격자 형태의 대응하는 패턴을 포함한다. 이러한 선들 및 이러한 클램핑 버팀목은 서로 잘 맞아 확실한 클램핑이 가능할 수 있다. 이러한 연결에서 이러한 클램핑 버팀목을 단지 성형되는 부품의 일 측, 즉 하나의 다이 부분에 제공하고 다른 다이 부분과 전체 표면 접촉을 보장하는 것이 바람직하다. 클램핑 스트립에 의한 높은 성형 압력은 목표가 다이 상부 및 하부에서 100% 마킹 표지일 때 달성하는 것을 더 쉽게 한다. 그러나, 클램핑 버팀목을 서로에 대하여 성형되는 부품의 반대측에 사용하는 것도 가능하다. 클램핑 버팀목은 다이에 설치될 수도 있고 또는 삽입 요소의 형태로 제공될 수도 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 클램핑 버팀목은 열 스트레스 또는 냉각 스트레스로 인한 꼬임을 방지하거나 뒤틀림을 방지하기 위하여 성형되는 부품이 안정적으로 순서대로, 특히 매우 큰 표면적을 가지거나 매우 긴 부품에 안정적으로 설치되어야 하는 위치에 제공된다. 클램핑 버팀목은 바람직하게는 5 내지 20 ㎜의 너비를 가진다.
안장점 부근에서, 이러한 상대적으로 작은 부위의 두 측면, 전체 표면 클램핑은 바람직하게 실행된다. 안장점은 다이의 두 공간 축의 두 양의 반경이 일치하는 포인트 또는 부위를 의미하며 두 양의 반경 각각은 0.5 내지 30 ㎜의 상대적으로 좁은 반경을 가진다.
그러나, 가장 간단한 경우에, 부품은 절단 가장자리 부위에서만 압력을 받고 단지 양의 반경에서만 각각의 성형 다이 부분들에 의해 지지되며 나머지 부위에서 성형 다이 부분들과 접촉하지 않는다. 이러한 나머지 부위에서, 부품은 적어도 작은 에어 갭에 의해 성형 다이 부분들과 떨어져 있다; 에어 갭의 너비는 원하는 냉각 효과에 따라 설정될 수 있다. 본 발명에서, 예를 들어 0.02 내지 0.05 ㎜의 매우 작은 에어 갭은 냉각에 거의 어떤 효과도 미치지 못하는 반면, 예를 들어 1.00 내지 2.5 ㎜의 더 큰 에어 갭은 냉각 능력에 상당한 영향을 미치고 따라서 물질의 경화에도 상당한 영향을 미친다.
상기한 탭을 파열하기 위하여, 경도 가장자리(15) 부근, 즉 탭(20)이 돌출한 위치에, 노칭 공구(notching tools)(21)가 제공될 수 있다(도 7, 8); 예를 들어 이러한 노칭 공구(21)는 다이의 부위에서 돌출부이다. 노칭 공구의 맞은편에, 스프링이 있는 홀드 다운 장치(22)가 제공된다; 스피링이 있는 홀드 다운 장치(22)는 외부로 향해 경사진 베어링 표면(23)을 가진다. 홀드 다운 장치(22)의 반대편에(도 7), 부품 리프터(24)가 제공된다; 부품 리프터(24)는 탭(20)이 배치되는 지지 돌출부(25)가 갖추어져 있다. 경화가 완료된 후에, 탭(20)은 돌출부(25)에 의해 들어올려질 수 있고 그 결과 노칭 공구(21)의 지지로 노칭 공구(21)의 부근에서 경도 가장 자리에 대하여 일정 각도로 들어 올려진다; 탭(20)이 경사진 표면(23)에 대하여 위치하는 순간에, 홀드 다운 장치(22)는 스프링이 힘에 정반대로 들어올려 질 수 있다. 높은 수준의 경화 및 취약성의 결과로, 탭은 노칭 공구(21)의 부근에서 파열된다.
다른 바람직한 실시예(도 8)에서, 부품 리프터(24)는 홀드 다운 장치(22)와 성형되는 부품의 같은 측면에 위치한다; 부품 리프터(24)는 스프링 부하 방식으로 지지된다. 노칭 공구(21)는 부품 리프터(24) 및 홀드 다운 장치(22)의 반대편에 위치한다. 부품 리프터(24)로부터 성형되는 부품의 반대 편에, 부품 리프터(24)와의 관계에서 앞뒤로 움직일 수 있는 파열 공구(26)가 제공되고, 이는 탭에 대한 측면 돌출부(27)가 배치되고, 노칭 공구(21)와의 관계에서 탭을 굽히고 그것을 파열한다; 파열 공구(26)는 부품 리프터(24)에 대항하여 배치되는 반면, 부품 리프터의 돌출부(25) 및 다이의 돌출부(27)는 탭(20)을 수용하고 공구(26)의 다른 움직임을 수용하며, 부품 리프터는 탭(20)이 노칭 공구(21)의 부근에서 파열할 때까지 스프링(28)의 힘에 반응하여 움직인다.
이러한 과정은 파열이 가장 적절한 온도에서 발생하도록 조절될 수 있다.
이러한 조치는 전체적인 장치의 비용을 상당히 감소시킬 수 있다. 특히 절단 단계를 생략하는 것이 가능하다.
그러나, 성형되는 부품이 죄어지는 부위에서, 절단 공정 - 예를 들어 구멍 또는 홈의 생성 또는 고온 상태에서 절단 가장자리의 절단 - 은 죄어진 부위 이내에서 발생할 수 있다. 이 때문에, 다이의 부분들은 클램핑 부위에 대응하는 홈이 제공된다. 고온 절단은 바람직하게는 부품의 380 ℃ 내지 800 ℃ 온도에서 일어난다.
본 발명에 따른 방법의 구체적인 실시예(도 17, 18)에서, 냉각 상태에서의 성형, 즉 디프-드로잉 동안에, 예를 들어, 플랜지(31)는 냉간 성형된 부품(29) 및 절단 가장자리(30) 부근에서 본질적으로 알려진 방식으로 제조된다. 플랜지(31)의 성형 후에, 플랜지(31) 부위에서 외부 트리밍이 실행된다. 이는 절단이 프레스 다이의 개구 및 폐쇄 방향에 평행하게 이루어지는 장점을 가진다. 심지어 플랜지가 사실상 바람직하지 않은 부품에서도, 상기한 절단의 목적을 위해 이러한 플랜지를 냉각 상태에서 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 플랜지는 이하에서 기술되는 것처럼 형 경화 공정의 과정에서 연속적으로 제거된다.
본 방법의 이러한 실시예에서, 특히 절단 가장자리(30) 또는 외부 윤곽부에서 부가적인 열간 성형이 발생할 수 있다. 상기한 것처럼, 부품(29)의 최종 냉간 성형 중, 절단 가장자리(30) 부위에 절단되어 최종 부품(29)에서 제거될 플랜지(31)를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 디프-드로잉 공정에서 이러한 플랜지(31)의 형성은 절단이 다이의 개구 및 폐쇄 방향에 수직으로 생성되도록 하여, 특히 정확하고 정밀하고 간단한 절단을 가능하게 할 수 있다. 형 경화 공정 중, 다이(1)에 삽입되는 고온 부품(29)에서, 이와 같이 형성된 플랜지는 다이(1)가 닫힐 때(화살표 32) 새로운 형태를 취하거나 다이에 대항하여 놓인다. 이 때문에, 플랜지(31)에 의해 점위되는 부위에, 슬라이더(33)가 대응하여 제공된다; 형 경화 공정을 위한 다이(1)는 부품(29)이 예를 들어 특정 구역(34)에서 다이의 상부(2)에 의해 지지되고 그런 다음 슬라이더(33)가 내부로 이동하고(화살표 35) 플랜지를 대응하는 돌출 영역(36)으로 부품(29)이 위치하는 다이(1) 또는 다이의 바닥부(3)에 대하여 누른다. 부품(29)은 절단 가장자리(30) 부위에서 죄어지기 때문에, 슬라이더(33) 및 돌출 영역(36)은 이러한 부위에서 클램핑 기능을 수행한다; 클램핑 및 이어지는 강화 수축은 놀랍게도 이러한 것을 잘 달성하고 플랜지(31)의 이미 존재하는 굽힘 가장자리는 실질적으로 최종 부품에서 보이지 않거나 검출되지 않을 수 있다.
본질적으로 동등한 방식으로, 플랜지 또는 편차는 절단 가장자리 또는 외부 윤곽부 부근에서 고온 상태로 생성될 수 있다. 이 때문에, 슬라이더는 플레이트의 돌출부에 대응하는 효과를 발휘하고, 그것을 원하는 각도로 굽히며 플랜지, 플랜지의 절단 가장자리, 또는 굽어진 부위를 죄며, 반면 남아있는 부위는 강화 수축의 원리에 대조적으로 임의로 죄어지지 않는다.
결과적으로, 예를 들어 형태 복잡도에 대하여 중요한 부품의 실질적인 부위, 예를 들어 차량의 B 컬럼의 상부에서 보충적인 열간 성형은 예를 들어 상부 플랜지를 생성하기 위하여 강제 수축 전에 형성될 수 있다.
전체 방법(도 16,17)은 다음과 같이 이루어질 수 있다:
1. 금속 소재편을 절단하는 단계, 2. 예컨대 디프-드로잉에 의한 냉간 성형 의 단계, 그런 다음 기계적 절단 단계, 그것에 이은 가열, 형 경화, 및 가능한 세척, 예를 들어 초음파 세척, 및 저장 단계. 형 경화는 순환 주기를 지시하고 단지 하나의 절단 단계가 있기 때문에, 기존의 종종 비용이 매우 비싼 프레스를 사용할 수 있고, 네 개 또는 다섯 개의 큰 프레스 또는 느린 프레스가 구비된 절단 라인이 사용될 수 있고, 예를 들어 평평한 바닥에서 실행될 수 있다. 이러한 종류의 프레스는 높은 클록 속도(clock rates) 또는 큰 프레스 라인의 빠른 순환 주기를 가지지 않지만, 이러한 것들은 본 방법에서 필요하지 않다. 달성할 수 있는 성형 압력은 유사하지만, 투자 비용은 상당히 더 낮다. 또한, 상기 방법(도 16)을 실행하기 위한 시스템은 모듈 형태로 구성될 수 있다. 이는 시스템이 원하는 생산에 따라 재배열되거나 재형성될 수 있다는 것을 의미한다. 프레스 라인은 일반적으로 한 라인에 여섯 개의 프레스가 구비되기 때문에, 형 경화 공정은 더 적은 수의 프레스를 필요로 하고, 모듈 디자인은 제한된 정도로 가능하며 또한 불필요한 프레스는 제거될 수 없다.
본 발명은, 플레이트의 두께에 대하여 큰 순수 확장의 발생을 유발하지 않기 때문에 본 발명에 따른 형 경화 공정을 따라하기가 더 쉽다는 장점을 가진다. 강제 압축의 결과로 발생하는 팽창은 작다.
긴 브레이킹-인(breaking-in) 시간 및 원형의 비싼 제조 공정 없이, 본 발명은 상대적으로 부정확한 딥-드로잉된 부품 또는 성형 중 쉽게 왜곡되는 부품을 다루는데 성공하며, 형 경화에 의해 그러한 부품을 왜곡이나 비틀림없이 한정된 경도를 가진 치수가 정확한 부품으로 변화시키는 장점을 가진다. 또한, 본 발명에 따른 방법을 위해 상대적으로 비용이 저렴한 프레스 라인이 사용될 수 있다는 장점을 가진다. 결과적으로, 본 발명에 따른 방법은 이미 공지된 프레스 경화 방법보다 비용이 훨씬 더 저렴하다.
바람직한 실시예에서, 성형 다이 부분들의 클램핑 수단은 탄력적으로 지지되는 클램핑 삽입물 또는 클램핑 스트립으로 구성될 수 있고, 클램핑 압력이 발휘될 때 성형 다이에서 압력을 받으며 에어 갭은 최초 너비로부터 감소하고 임의적으로 극미한 크기로 축소된다.

Claims (41)

  1. a) 강판을 이용하여 성형 부품을 성형하는 단계;
    b) 상기 성형 부품을 성형하기 전에, 성형하는 중에, 또는 성형한 후에, 상기 성형 부품의 필요한 단부 트리밍 및 천공 공정을 실행하거나 구멍 패턴 형성을 실행하는 단계;
    c) 상기 성형 부품의 적어도 일부 부위를 강철 물질의 오스테나이트화(austenitization)를 허용하는 온도로 가열하는 단계; 및
    d) 상기 부품이 형 경화 다이(form hardening die)로 전달되어 상기 부품의 적어도 일부 부위가 형 경화 다이와 접촉하여 압력을 받음으로써 냉각되어 경화되는 형 경화를 실행하는 단계;를 포함하는, 경화 강판 부품의 제조 방법에 있어서,
    e) 상기 부품의 성형 후 크기는 경화가 완료된 부품의 최종 크기보다 0.6% 내지 1.0% 작게 제조되고, 상기 부품의 성형 후 형태는 모든 세 개의 공간축에 대해 그 최종 형태와 같이 성형되어, 모든 세 개의 공간축에 대해 열팽창을 동일하게 고려할 수 있고,
    f) 상기 부품은 양의 반경(positive radii) 부근 및 적어도 일부 부위 및 절단 가장자리 부근에서 형 경화 다이에 의해 지지되고, 뒤틀림없이 고정되도록 죄어지며; 상기 부품이 죄어지지 않는 부위에서 성형 다이에서 에어 갭(gap)을 두고 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부품은 또한 두 공간 축이 양의 반경을 형성하는 부위인 안장 부위(saddle regions)가 0.5 내지 30 ㎜의 반경을 형성할 때 그 안장 부위에서도 죄어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부품은 또한 더 빠른 냉각 속도를 달성하거나 또는 스트레스를 줄이거나 또는 뒤틀림을 방지하기 위하여 특정 부위에서 그 면적 또는 길이에 걸쳐 죄어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부품은 또한 더 빠른 냉각 속도를 달성하고 스트레스를 줄이며 뒤틀림을 방지하기 위하여 특정 부위에서 그 면적 및 길이에 걸쳐 죄어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 부품은 트리밍된 가장자리에 더하여, 장사방형 패턴 또는 격자형 패턴과 같은 분포된 점의 패턴 또는 면적 패턴으로 그 면적의 일부 또는 전체 면적에 대해 다이의 대응하는 돌출부와 뒤틀리지 않는 방식으로 죄어지거나 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부품은 트리밍된 가장자리에 더하여, 장사방형 패턴 또는 격자형 패턴과 같은 분포된 점의 패턴 및 면적 패턴으로 그 면적의 일부 또는 전체 면적에 대해 다이의 대응하는 돌출부와 뒤틀리지 않는 방식으로 죄어지거나 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    면적 상에 분포되는 패턴으로 클램핑하기 위해, 돌출부 또는 삽입 클램핑 라인 또는 삽입 클램핑 스트립 형태로 이루어지는, 선형 또는 점형태로 분포되는 대응하는 패턴이 성형 다이에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    면적 상에 분포되는 패턴으로 클램핑하기 위해, 돌출부 및 삽입 클램핑 라인 또는 삽입 클램핑 스트립 형태로 이루어지는, 선형 및 점형태로 분포되는 대응하는 패턴이 성형 다이에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    형은 죄어진 부위 외부에서 조절되고 트리밍되며, 상기 부품은 자유롭게 수축할 수 있어 적어도 양의 반경 부근에서 다이와 맞닿는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 부품은 단지 양의 반경 부근에서 지지되고 뒤틀림 없는 방식으로 트리밍된 가장자리 부위에 죄어지며; 나머지 부위에서 성형 다이는 성형되는 부품으로부터 에어 갭(gap)을 두고 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 부품은 다이에서 나올 때 최종 형태보다 모든 세 개의 공간축에서 0.8% 더 작은 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 부품은 냉각 상태에서 다이로부터 제거된 후 오스테나이트화 온도로 가열되고, 원하는 오스테나이트화가 발생할 때까지 상기 온도에서 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 부품은 냉각 상태에서 다이로부터 제거된 후 900 ℃ 이상의 온도로 가열되고, 원하는 오스테나이트화가 발생할 때까지 상기 온도에서 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 부품의 가열은 오스테나이트화로 인해 발생하는 구조 변화에 의해 초래되는 물질의 길이 변화가 끝나도록 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 오스테나이트화에 의해 유발되는 비선형적인 열적 팽창은 성형되는 부품이 형 경화 다이에 삽입되기 전에 종료되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 부품은 성형 다이에 죄어진 후에 수축하고; 양의 반경이 지지되어 부품은 대응하는 부위에서 성형 다이에 놓이고; 수축으로 인해, 상기 부품은 양의 반경의 형태를 취하며; 성형에서의 부정확성은 냉각 상태에서 교정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 부품 또는 성형되는 부품은 적어도 오스테나이트/마텐자이트 변환이 완료될 때까지 다이에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 부품은 가열되는데, 가열된 상태 및 폐쇄된 형 경화 다이에서, 원하는 형태보다 0.1% 내지 0.4% 더 크도록 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 부품은 가열되는데, 가열된 상태 및 폐쇄된 형 경화 다이에서, 원하는 형태보다 0.2% 더 크도록 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제1항에 있어서,
    강판에서 성형 금속 소재편을 절단하고, 디프-드로잉에 의한 성형 후, 초과부를 절단하며; 상기 초과부는 절단 공정에서 절단되고 탭은 부품이 성형 다이 상부 또는 하부의 부품 리프터에 배치될 수 있도록 하기 위하여 부품에 남겨지며; 상기 탭은 부품을 따라 형에서 경화되고; 탭이 성형되는 부품에 인접한 부위 부근에 노치(notches)가 형성되며, 상기 성형되는 부품이 다이로부터 제거되기 전에 상기 탭은 굽힘 공정에 의해 부러지는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제1항에 있어서,
    에어 갭(14)은 0.02 ㎜ 이상의 너비로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제1항에 있어서,
    에어 갭(14)은 0.1 ㎜ 내지 2.5 ㎜의 너비로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 에어 갭은 경화 중 가스가 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제1항에 있어서,
    성형되는 부품은 형 경화 다이로부터 제거될 때 균일한 최종 형태를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 성형되는 부품이 죄어지는 부위에서, 절단 공정이 실행되고, 또는 일부 외부 윤곽 또는 전체 외부 윤곽의 절단이 950℃ 이하의 온도에서 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 성형되는 부품이 죄어지는 부위에서, 강판 내에 구멍 또는 홈을 생성하는 공정이 실행되고, 또는 일부 외부 윤곽 또는 전체 외부 윤곽의 절단이 950℃ 이하의 온도에서 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제1항에 있어서,
    형 경화 중, 열간 성형은, 선행하는 냉간 성형 중 형성된 플랜지(31) 또는 원하는 새로운 플랜지 또는 다이에 위치한 슬라이더(33)에 의해 생긴 편차가 굽거나 생성되거나 또는 성형되는 부품이 포함된 성형 다이 하부(3) 쪽으로 굽거나 압력을 받도록 발생되고, 절단 가장자리는 죄어진 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 성형 경화 다이에 있어서,
    상기 성형 경화 다이(1)는 하나 이상의 성형 경화 다이 상부(2) 및 하나 이상의 성형 경화 다이 하부(3)을 가지고; 상기 성형 경화 다이 상부 및 하부는 성형되는 부품의 커브(10,11,12,13) 부근에서 양의 반경을 구성하며; 상기 양의 반경 맞은편에 에어 갭(14)이 제공되고, 성형되는 부품이 죄어지는 부위에서 성형 경화 다이 상부 및 하부(2,3)의 상기 에어 갭(14)에 인접한 부위에는 돌출부(16)가 형성되어 성형되는 부품(4)의 대응하는 부위가 돌출부(16)에 뒤틀림없이 고정되고,
    커브 부위에만 양의 반경을 지지하기 위한 원형 단편 돌출부를 가지고, 성형되는 부품의 나머지 부위에는 에어 갭(14)이 제공되는 것을 특징으로 하는 성형 경화 다이.
  31. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 성형 경화 다이에 있어서,
    상기 성형 경화 다이(1)는 하나 이상의 성형 경화 다이 상부(2) 및 하나 이상의 성형 경화 다이 하부(3)을 가지고; 상기 성형 경화 다이 상부 및 하부는 성형되는 부품의 커브(10,11,12,13) 부근에서 양의 반경을 구성하며; 상기 양의 반경 맞은편에 에어 갭(14)이 제공되고, 성형되는 부품이 죄어지는 부위에서 성형 경화 다이 상부 및 하부(2,3)의 상기 에어 갭(14)에 인접한 부위에는 돌출부(16)가 형성되어 성형되는 부품(4)의 대응하는 부위가 돌출부(16)에 뒤틀림없이 고정되고,
    측벽 부위 및 클램핑 방향이 프레스의 작업 방향과 일치하는 않는 부위에서 클램핑을 달성하기 위하여, 성형되는 부품이 형으로 삽입되거나 형의 특정 부위와 접촉함이 없이, 성형 경화 다이 상부 및 하부(2,3) 중 하나 또는 성형 경화 다이 상부 및 하부(2,3) 모두에 서로 마주하도록 하나 이상의 슬라이딩 공구(17,18)가 제공되고; 형의 폐쇄 중, 이러한 슬라이딩 공구가 맞은편 성형 경화 다이(2,3) 또는 서로에 대하여 이동하며 측벽 부위에서 구멍에 죄어지는 것을 특징으로 하는 성형 경화 다이.
  32. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 성형 경화 다이에 있어서,
    상기 성형 경화 다이(1)는 하나 이상의 성형 경화 다이 상부(2) 및 하나 이상의 성형 경화 다이 하부(3)을 가지고; 상기 성형 경화 다이 상부 및 하부는 성형되는 부품의 커브(10,11,12,13) 부근에서 양의 반경을 구성하며; 상기 양의 반경 맞은편에 에어 갭(14)이 제공되고, 성형되는 부품이 죄어지는 부위에서 성형 경화 다이 상부 및 하부(2,3)의 상기 에어 갭(14)에 인접한 부위에는 돌출부(16)가 형성되어 성형되는 부품(4)의 대응하는 부위가 돌출부(16)에 뒤틀림없이 고정되고,
    성형되는 부품으로부터 길이방향 가장자리(15) 부근에 존재하는 탭을 파열하기 위하여, 탭(20)이 돌출하는 부위에 노칭 공구(notching tools)(21)가 제공되고, 상기 노칭 공구는 탭이 성형되는 부품의 트리밍된 가장 자리에 인접한 부위로 노치(notch)를 누르는 것을 특징으로 하는 성형 경화 다이.
  33. 제32항에 있어서,
    노칭 공구(21)의 맞은편에 스피링이 있는 홀드 다운 장치(22)가 제공되고, 상기 홀드 다운 장치(22)의 맞은편에 부품 리프터(24)가 제공되며, 상기 부품 리프터(24)는 탭(20)이 놓이는 지지 돌출부(25)가 구비되는 것을 특징으로 하는 성형 경화 다이.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 부품 리프터(24) 및 홀드 다운 장치(22)는 노칭 공구(21)의 맞은편에 위치하고, 상기 부품 리프터(24)에 대하여 앞뒤로 이동할 수 있고 탭에 대항하는 측면 돌출부(27)가 배치된 파열 공구(26)가 부품 리프터(24)로부터 성형되는 부품(4)의 맞은편에 제공되는 것을 특징으로 하는 성형 경화 다이.
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 성형 경화 다이에 있어서,
    상기 성형 경화 다이(1)는 하나 이상의 성형 경화 다이 상부(2) 및 하나 이상의 성형 경화 다이 하부(3)을 가지고; 상기 성형 경화 다이 상부 및 하부는 성형되는 부품의 커브(10,11,12,13) 부근에서 양의 반경을 구성하며; 상기 양의 반경 맞은편에 에어 갭(14)이 제공되고, 성형되는 부품이 죄어지는 부위에서 성형 경화 다이 상부 및 하부(2,3)의 상기 에어 갭(14)에 인접한 부위에는 돌출부(16)가 형성되어 성형되는 부품(4)의 대응하는 부위가 돌출부(16)에 뒤틀림없이 고정되고,
    성형되는 부품이 뒤틀림 없는 방식으로 죄어지는 부위에, 절단 장치 또는 스탬핑 장치가 제공되고, 클램핑 부위에서 대응하는 홈이 절단 또는 스탬핑 장치와 절단 또는 스탬핑 다이의 통과를 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 성형 경화 다이.
  38. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 성형 경화 다이에 있어서,
    상기 성형 경화 다이(1)는 하나 이상의 성형 경화 다이 상부(2) 및 하나 이상의 성형 경화 다이 하부(3)을 가지고; 상기 성형 경화 다이 상부 및 하부는 성형되는 부품의 커브(10,11,12,13) 부근에서 양의 반경을 구성하며; 상기 양의 반경 맞은편에 에어 갭(14)이 제공되고, 성형되는 부품이 죄어지는 부위에서 성형 경화 다이 상부 및 하부(2,3)의 상기 에어 갭(14)에 인접한 부위에는 돌출부(16)가 형성되어 성형되는 부품(4)의 대응하는 부위가 돌출부(16)에 뒤틀림없이 고정되고,
    성형되는 부품이 뒤틀림 없는 방식으로 죄어지는 부위에, 절단 장치 및 스탬핑 장치가 제공되고, 클램핑 부위에서 대응하는 홈이 절단 및 스탬핑 장치와 절단 및 스탬핑 다이의 통과를 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 성형 경화 다이.
  39. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 성형 경화 다이에 있어서,
    상기 성형 경화 다이(1)는 하나 이상의 성형 경화 다이 상부(2) 및 하나 이상의 성형 경화 다이 하부(3)을 가지고; 상기 성형 경화 다이 상부 및 하부는 성형되는 부품의 커브(10,11,12,13) 부근에서 양의 반경을 구성하며; 상기 양의 반경 맞은편에 에어 갭(14)이 제공되고, 성형되는 부품이 죄어지는 부위에서 성형 경화 다이 상부 및 하부(2,3)의 상기 에어 갭(14)에 인접한 부위에는 돌출부(16)가 형성되어 성형되는 부품(4)의 대응하는 부위가 돌출부(16)에 뒤틀림없이 고정되고,
    윤곽 또는 윤곽의 일부를 고온 절단하기 위하여 클램핑 부위에 인접하여 외부에 절단 공구가 제공되는 것을 특징으로 하는 성형 경화 다이.
  40. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 성형 경화 다이에 있어서,
    상기 성형 경화 다이(1)는 하나 이상의 성형 경화 다이 상부(2) 및 하나 이상의 성형 경화 다이 하부(3)을 가지고; 상기 성형 경화 다이 상부 및 하부는 성형되는 부품의 커브(10,11,12,13) 부근에서 양의 반경을 구성하며; 상기 양의 반경 맞은편에 에어 갭(14)이 제공되고, 성형되는 부품이 죄어지는 부위에서 성형 경화 다이 상부 및 하부(2,3)의 상기 에어 갭(14)에 인접한 부위에는 돌출부(16)가 형성되어 성형되는 부품(4)의 대응하는 부위가 돌출부(16)에 뒤틀림없이 고정되고,
    성형 경화 다이(1,2,3)에는 슬라이더(33)가 구비되고, 상기 슬라이더는 삽입된 성형되는 부품에 제공되는 플랜지(31) 부근에서 형성되거나 또는 새로운 플랜지 또는 편차를 생성하도록 형성되며, 이러한 방식으로 상기 플랜지(31) 또는 편차는 대립하는 성형 경화 다이 하부(3)를 가압하고 굽히도록 형성되고; 성형되는 부품(29)의 절단 가장자리(30) 또는 플랜지(31)는 슬라이더(33) 및 각각의 성형 경화 다이 상부 및 하부(2,3)에 의한 굽힘 후에 죄어지는 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 성형 경화 다이.
  41. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 성형 경화 다이에 있어서,
    상기 성형 경화 다이(1)는 하나 이상의 성형 경화 다이 상부(2) 및 하나 이상의 성형 경화 다이 하부(3)을 가지고; 상기 성형 경화 다이 상부 및 하부는 성형되는 부품의 커브(10,11,12,13) 부근에서 양의 반경을 구성하며; 상기 양의 반경 맞은편에 에어 갭(14)이 제공되고, 성형되는 부품이 죄어지는 부위에서 성형 경화 다이 상부 및 하부(2,3)의 상기 에어 갭(14)에 인접한 부위에는 돌출부(16)가 형성되어 성형되는 부품(4)의 대응하는 부위가 돌출부(16)에 뒤틀림없이 고정되고,
    성형 경화 다이(1,2,3)에는 슬라이더(33)가 구비되고, 상기 슬라이더는 삽입된 성형되는 부품에 제공되는 플랜지(31) 부근에서 형성되거나 또는 새로운 플랜지 또는 편차를 생성하도록 형성되며, 이러한 방식으로 상기 플랜지(31) 또는 편차는 대립하는 성형 경화 다이 하부(3)를 가압하고 굽히도록 형성되고; 성형되는 부품(29)의 절단 가장자리(30) 및 플랜지(31)는 슬라이더(33) 및 각각의 성형 경화 다이 상부 및 하부(2,3)에 의한 굽힘 후에 죄어지는 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 성형 경화 다이.
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