KR101267703B1 - 테스트 시편을 이용한 강판의 성형도장성 평가 방법 - Google Patents

Abstract

강판의 도장성 평가에 사용되는 여러 가지 시험항목들을 랩(lab)에서 평가하여 품질을 예측할 수 있는 테스트 시편 및 이를 이용한 강판의 도장성 평가 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 강판의 도장성 평가 방법은 (a) 정해진 형태로 성형된 테스트 시편 및 성형되지 않은 비교 시편을 마련하는 시편 마련 단계; (b) 상기 테스트 시편 및 비교 시편을 도장 처리하는 도장 처리 단계; 및 (c) 상기 테스트 시편 및 비교 시편에 대한 도장성을 평가하는 도장 평가 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

테스트 시편을 이용한 강판의 성형도장성 평가 방법{EVALUATING METHOD OF FORMING PAINTABILITY FOR STEEL PLATE USING TEST SAMPLE PLATE}

본 발명은 강판의 성형도장성 평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강판, 특히 자동차용 외판재의 성형도장성 평가에 사용되는 여러 가지 시험항목들을 랩(Lab, laboratory)에서 평가하여 품질을 예측하는 선행평가를 실시하기 위해 제작된 테스트 시편 및 이를 이용한 강판의 성형도장성 평가 방법에 관한 것이다.

현재, 자동차용 외판재의 도장성 평가항목 중 소재의 변형에 밀접한 연관을 가지는 항목들 중 대표적인 것은 소재의 표면조도, 전착도막의 표면조도, 중도도막 및 상도도막의 영상선명도 등이 있다.

기존에는 이러한 항목들을 예측하여 평가하는 시험방법이 별도로 존재하지 않았다.

따라서, 자동차 외판재 등의 강판에 대한 성형도장성을 평가하는 방법이 요구된다.

본 발명의 목적은 실측 데이터와 가장 유사한 결과를 사전에 평가하여 실제 양산 라인에 적용시 각종 불량을 최소화할 수 있는 테스트 시편을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 양산 라인에 실제 적용을 하지 않더라도 상기 테스트 시편을 이용하여 양산 라인에 가장 근접한 도장성을 예측할 수 있는 테스트를 토대로 실측 데이터를 확보할 수 있는 자동차용 외판재의 성형도장성 평가 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 테스트 시편은 도장성을 테스트하고자 하는 자동차 외판재용 부품에 대응하는 재질로 형성되는 테스트 시편에 있어서, 일면에서 타면으로 돌출되는 형태를 갖되, 상기 자동차 외판재용 부품의 변형량에 대응하는 변형량을 갖도록 성형되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 성형도장성 평가 방법은 (a) 정해진 형태로 성형된 테스트 시편 및 성형되지 않은 비교 시편을 마련하는 시편 마련 단계; (b) 상기 테스트 시편 및 비교 시편을 도장 처리하는 시편 도장 단계; 및 (c) 상기 테스트 시편 및 비교 시편에 대한 도장성을 평가하는 도장 평가 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 강판의 성형도장성 평가 방법은 (a) 정해진 형태로 성형된 테스트 시편 및 성형되지 않은 비교 시편을 마련하는 시편 마련 단계; (b) 상기 테스트 시편 및 비교 시편을 도장 처리하는 시편 도장 단계; (c) 상기 테스트 시편 및 비교 시편에 대한 도장성을 평가하는 1차 도장 평가 단계; (d) 상기 1차 도장 평가 결과를 이용하여 BIW(Body In White)를 제작하는 BIW 제작 단계; (e) 상기 BIW에 도장 처리를 실시하는 BIW 도장 단계; 및 (f) 상기 BIW에 대한 도장성을 평가하는 2차 도장 평가 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 테스트하고자 하는 자동차용 외판재의 해당 부품의 변형량과 대응하는 변형량을 가지며, 상기 해당 부품과 동종 재질로 형성되는 테스트 시편을 마련하고, 평면 상태의 비교 시편과 비교 평가하는 방식으로 자동차용 외판재의 도장성 평가가 이루어지기 때문에 실제 성형도장에 가장 근접한 데이터를 확보하는 것이 가능해진다.

따라서, 본 발명은 실제 성형도장에 가장 근접한 데이터를 랩에서의 테스트 결과를 통해 확보할 수 있으며, 이로 인해 얻을 수 있는 데이터를 가공 응용함으로써 자동차용 외판재의 도장성 평가 및 신개발 도료의 도장성 평가 등에 있어 시간과 인력소모를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 시편을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 테스트 시편의 돌출 길이의 변화에 따른 변형량을 측정한 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 테스트 시편의 돌출 길이의 변화에 따른 스트레인을 측정한 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 시편을 이용한 강판의 성형도장성 평가 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 도장 처리전 소재의 표면조도를 측정하는 과정을 나타낸 사진이다.
도 6은 전착도장 후 소재의 표면조도를 측정하는 과정을 나타낸 사진이다.
도 7은 상도도장 후 소재의 영상선명도를 측정하는 과정을 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 테스트 시편을 이용한 강판의 성형도장성 평가 방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 이점 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, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테스트 시편 및 이를 이용한 강판의 성형도장성 평가 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 시편을 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 테스트 시편(100)은 도장성을 테스트하고자 하는 자동차 외판재용 부품에 대응하는 재질로 형성될 수 있다.

상기 테스트 시편(100)은 일면(100a)에서 타면(100b)으로 돌출되는 형태를 갖되, 상기 자동차 외판재용 부품의 변형량에 대응하는 변형량을 갖도록 성형될 수 있다.

이와 같은 성형에 의하여, 테스트 시편(100)은 일면(100a) 및 일면(100a)과 반대되는 타면(100b)을 가지며, 테스트 시편(100)의 중앙 부분에 일면(100a)에서 타면(100b)으로 돌출되는 드로잉부(110, drawing part)를 가질 수 있다.

상기 테스트 시편의 드로잉부(110)는 1 ~ 50mm로 설계되는 것이 바람직하다.

만약, 테스트 시편 드로잉부(110)의 두께가 1mm 미만일 경우에는 그 두께가 너무 얇은 관계로 작업 환경에 따라 측정값이 달라질 수 있기 때문에 테스트 시편(100)에 대한 성형도장 평가의 신뢰도가 떨어질 수 있다. 반대로, 테스트 시편 드로잉부(110)의 두께가 50mm를 초과할 경우에는 테스트 시편(100)에 과도한 변형이 발생되어 성형도장 평가를 수행하는 것이 불가능해질 수 있다.

이때, 테스트 시편의 드로잉부(110)는 십자(+) 형태, 엑스자(×) 형태 등으로 성형될 수 있다. 테스트 시편의 드로잉부(110)를 십자 형태 또는 엑스자 형태로 설계하는 것은 성형성을 확보하는 데 유리한 구조이기 때문이다. 그러나, 테스트 시편의 드로잉부(110)는 이외에도 다양한 형태로 성형될 수도 있다.

전술한 테스트 시편(100)은 자동차용 외판재의 성형도장성 평가에 사용되는 여러 가지 시험항목들을 랩(Lab)에서 평가하여 품질을 예측하는 선행평가를 실시하기 위한 목적으로 사용된다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 테스트 시편의 돌출 길이의 변화에 따른 변형량을 측정한 사진으로, (a)는 10mm, (b)는 20mm, 그리고 (c)는 30mm로 각각 성형했을 경우에 해당한다.

도 2의 (a), (b), (c)를 참조하면, 테스트 시편의 돌출 길이를 10mm, 20mm, 30mm로 성형했을 경우에 대한 각각의 변형량에 있어서, 테스트 시편의 평탄한 부분과 돌출된 부분의 경계 부근에서의 변형량이 가장 높게 측정되는 것을 확인할 수 있다. 이때, 테스트 시편의 돌출 길이가 10mm, 20mm, 30mm로 증가함에 따라 변형량 또한 증가하는 것을 확인할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 테스트 시편의 돌출 길이의 변화에 따른 스트레인을 측정한 사진으로, (a)는 10mm, (b)는 20mm, 그리고 (c)는 30mm로 각각 성형했을 경우에 해당한다.

도 3의 (a), (b), (c)을 참조하면, 테스트 시편의 돌출 길이를 10mm, 20mm, 30mm로 성형했을 경우에 대한 각각의 스트레인에 있어서, 테스트 시편의 평탄한 부분과 돌출된 부분의 경계 부근에서의 스트레인이 가장 높게 측정되는 것을 확인할 수 있다. 이때, 테스트 시편의 돌출 길이가 10mm, 20mm, 30mm로 증가함에 따라 스트레인 역시 증가하는 것을 확인할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 시편을 이용한 강판의 성형도장성 평가 방법을 나타낸 순서도이다.

도 4를 참조하면, 도시된 강판의 성형도장성 평가 방법은 시편 마련 단계(S110), 시편 도장 단계(S120) 및 도장 평가 단계(S130)를 포함한다.

시편 마련

시편 마련 단계(S110)에서는 정해진 형태로 성형된 테스트 시편 및 성형되지 않은 비교 시편을 마련한다.

테스트 시편은 도장성을 테스트하고자 하는 강판, 특히 자동차 외판재용 부품에 대응하는 재질로 형성될 수 있다. 테스트 시편은 일면에서 타면으로 돌출되는 형태를 갖되, 상기 자동차 외판재용 부품의 변형량에 대응하는 변형량을 갖도록 성형된 것일 수 있다.

비교 시편은 테스트 시편과 동종 재질로 이루어질 수 있으며, 성형 처리가 이루어지지 않은 원형의 판 상태인 것이 이용될 수 있다. 이러한 비교 시편은 테스트 시편과의 비교 대상으로 삼기 위해 제작된다.

시편 도장

시편 도장 단계(S120)에서는 테스트 시편 및 비교 시편을 각각 도장 처리한다.

이때, 도장 처리는 인산염 피막 처리를 포함할 수 있다. 인산염 피막 처리는 도료의 밑바탕으로, 내마모, 소성 변형 가공의 윤할, 전기 절연 등의 목적을 위해 실시되는 것으로, 그 사용 목적에 적합한 인산염 용액을 이용하는 것이 적절하다.

또한, 도장 처리는 전착도장, 중도도장 및 상도도장을 더 포함할 수 있다.

전착도장은 융설염에 의한 부식을 일차적으로 억제하기 위한 목적으로 실시된다. 이러한 전착도장은 하도도장이라고도 하며, 녹 방지의 기초가 되는 도료막을 형성한다.

중도도장 및 상도도장은 전착도장이 실시된 테스트 시편 및 비교 시편에 미적 감각을 부여하기 위한 목적으로 차례로 실시된다. 중도도장용 도료와 상도도장용 도료는 서로 간의 표면이 잘 맞는 성질의 것을 이용하는 것이 바람직하며, 특히 상도도장용 도료는 최외측에 위치하여 표면에 노출되는 부분이기 때문에 중도도장용 도료에 비하여 광택성이 우수한 것을 이용하는 것이 바람직하다.

도장 평가

도장 평가 단계(S130)에서는 테스트 시편 및 비교 시편에 대한 도장성을 평가한다.

이때, 상기 도장 처리에 대한 평가는,

i) 상기 인산염 피막 처리 전과 후에 측정된 각각의 표면조도 값과, ii) 상기 전착도장 전과 후에 측정된 각각의 표면조도 값과, iii) 상기 중도도장 전과 후에 측정된 각각의 영상선명도 값과, iv) 상기 상도도장 전과 후에 측정된 각각의 영상선명도 값 중에서 하나 이상을 비교하는 방식으로 실시될 수 있다.

이때, 도 5는 도장 처리전 소재의 표면조도를 측정하는 과정을 나타낸 사진이고, 도 6은 전착도장 후 소재의 표면조도를 측정하는 과정을 나타낸 사진이다. 이때, 도 5 및 도 6의 (a)는 테스트 시편, 그리고 (b)는 비교 시편을 나타낸 것이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 도장전 소재의 표면조도와 전착도장 후 소재의 표면조도의 측정 방법은 테스트 시편의 드로잉부 및 비교 시편의 중앙부에 표면조도 측정기의 프로브(probe)를 각각 부착하여 이 부분에 해당하는 표면조도 값을 측정한 후, 측정된 각각의 표면조도 값을 전산장치 등에 저장하는 방식이 이용될 수 있다.

한편, 도 7은 상도도장 후 소재의 영상선명도를 측정하는 과정을 나타낸 사진으로, (a)는 테스트 시편, 그리고 (b)는 비교 시편을 나타낸 것이다.

도 7을 참조하면, 상도도장 후 소재의 영상선명도를 측정하는 방법은 테스트 시편의 돌출부 및 비교 시편의 중앙부에 영상선명도 측정기를 각각 부착하여 이 부분에 해당하는 영상선명도 값을 측정한 후, 측정된 각각의 영상선명도 값을 전산장치 등에 저장하는 방식이 이용될 수 있다.

도 2를 다시 참조하면, 전술한 도장 처리에 대한 평가는 i) ~ iv) 모두에 대한 데이터를 종합적으로 비교하는 것이 실측 데이터를 확보할 수 있다는 측면에서 가장 유리하나, 필요에 따라 각 과정 중 어느 하나 이상은 생략하는 것도 무방하다.

상기 시편 마련 단계(S110), 시편 도장 단계(S120) 및 도장 평가 단계(S130)를 1사이클 공정이라 정의했을 때, 1사이클 공정에 의하여 자동차 외판재용 부품 중 특정 부품에 대한 도장 평가를 수행하는 것이 완료될 수 있다.

이와 같이, 특정 부품에 대한 평가가 완료되면, 다른 부품에 대한 도장 평가를 동일한 방식으로 순차적으로 수행함으로써, 자동차 외판재용 전 부품에 대한 도장 테스트를 실시할 수 있게 된다.

이때, 도장 평가에 대한 테스트 신뢰도를 향상시키기 위한 목적으로, 어느 한 부품을 수 ~ 수십 사이클을 반복해서 수행하는 것도 무방하다.

전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 시편을 이용한 강판의 테스트 평가 방법은 테스트하고자 하는 자동차용 외판재의 해당 부품의 변형량과 대응하는 변형량을 가지며, 상기 해당 부품과 동종 재질로 형성되는 십자 형태의 테스트 시편을 마련하고, 평면 상태의 비교 시편과 비교 평가하는 방식으로 자동차용 외판재의 도장성 평가가 이루어지기 때문에 실제 성형도장에 가장 근접한 데이터를 확보하는 것이 가능해진다.

이 결과, 랩에서의 테스트 결과를 통해 실제 성형도장에 가장 근접한 데이터를 확보할 수 있으며, 이로 인해 얻을 수 있는 데이터를 가공 응용함으로써 자동차용 외판재의 도장성 평가 및 신개발 도료의 도장성 평가 등에 있어 시간과 인력소모를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 테스트 시편을 이용한 강판의 성형도장성 평가 방법을 나타낸 순서도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 강판의 성형도장성 평가 방법은 시편 마련 단계(S210), 시편 도장 단계(S220), 1차 도장 평가 단계(S230), BIW 제작 단계(S240), BIW 도장 단계(S250) 및 2차 도장 평가 단계(S260)를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 시편 마련 단계(S210), 시편 도장 단계(S220) 및 1차 도장 평가 단계(S230)는 일 실시예에 따른 시편 마련 단계(도 4의 S110), 시편 도장 단계(도 4의 S120) 및 도장 평가 단계(도 4의 S130)와 실질적으로 동일한 방식으로 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에서는 1차 도장 평가 단계(S230) 이후의 단계부터 설명하도록 한다.

BIW 제작 단계(S240)에서는 랩(Lab, laboratory)에서 실시된 1차 도장 평가를 수행한 결과를 이용하여 BIW(Body In White, 실차)를 제작한다. 이와 다르게, 상기 BIW는 본 발명의 일 실시예에 따른 도장 평가 결과를 이용하여 제작될 수도 있다.

BIW 도장 단계(S250)에서는 BIW에 도장 처리를 실시한다. 이때, 도장 처리는 인산염 피막 처리, 전착도장, 중도도장 및 상도도장을 포함할 수 있다.

2차 도장 평가 단계(S260)에서는 BIW에 대한 도장성을 평가한다.

이때, 상기 도장 처리에 대한 2차 평가는 일 실시예에 따른 도장 평가 단계와 동일한 방식으로 수행될 수 있다. 이 경우, 2차 도장 평가에 의하여 측정된 BIW에 대한 각각의 측정값은 일 실시예에 따른 도장 평가 결과에 의하여 측정된 테스트 시편에 대한 각각의 측정값과 비교하거나, 또는 특정 목표값과 비교하는 방식에 의하여 평가가 이루어질 수 있다.

만약, 2차 도장 평가 결과, 양산 라인에 적용하는 것이 부적합하다고 판단될 경우에는 BIW 제작 단계부터 차례로 반복 실시될 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예와 같이, 1차 평가를 수행한 후 2차 평가를 수행하는 것은 실제 양산 라인에 적용하기 위한 목적으로 실시되는 것으로, 만약, 실제 양산 라인에 적용하지는 않으면서 데이터를 분석하기 위한 테스트를 수행하고자 할 경우에는 본 발명의 일 실시예와 같이 1차 평가까지만 수행하는 것도 무방하다.

지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명은 테스트하고자 하는 자동차용 외판재의 해당 부품의 변형량과 대응하는 변형량을 가지며, 상기 해당 부품과 동종 재질로 형성되는 테스트 시편을 마련하고, 평면 상태의 비교 시편과 비교 평가하는 방식으로 자동차용 외판재의 도장성 평가가 이루어지기 때문에 실제 성형도장에 가장 근접한 데이터를 확보하는 것이 가능해진다.

따라서, 본 발명은 실제 성형도장에 가장 근접한 데이터를 랩(lab)에서의 테스트 결과를 통해 확보할 수 있으며, 이로 인해 얻을 수 있는 데이터를 가공 응용함으로써 자동차용 외판재의 도장성 평가 및 신개발 도료의 도장성 평가 등에 있어 시간과 인력소모를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

100 : 테스트 시편 110a : 일면
110b : 타면 110 : 드로잉부
S110 : 시편 마련 단계 S120 : 시편 도장 단계
S130 : 도장 평가 단계

Claims (10)

1. (a) 정해진 형태로 성형된 테스트 시편 및 성형되지 않은 비교 시편을 마련하는 시편 마련 단계;
   (b) 상기 테스트 시편 및 비교 시편을 도장 처리하는 시편 도장 단계; 및
   (c) 상기 테스트 시편 및 비교 시편에 대한 도장성을 평가하는 도장 평가 단계;를 포함하며,
   상기 (b) 단계에서, 상기 도장 처리는 인산염 피막 처리, 전착도장, 중도도장 및 상도도장 처리를 포함하고,
   상기 도장 처리에 대한 평가는
   i) 상기 인산염 피막 처리 전과 후에 측정된 각각의 표면조도 값;
   ii) 상기 전착도장 전과 후에 측정된 각각의 표면조도 값;
   iii) 상기 중도도장 전과 후에 측정된 각각의 영상선명도 값; 및
   iv) 상기 상도도장 전과 후에 측정된 각각의 영상선명도 값 중에서 하나 이상을 비교하는 방식으로 실시되는 것을 특징으로 하는 강판의 성형도장성 평가 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 테스트 시편은
   도장성을 테스트하고자 하는 자동차 외판재용 부품의 변형량에 대응하는 변형량으로 성형되는 것을 특징으로 하는 강판의 성형도장성 평가 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 정해진 형태는
   십자(+) 형태 또는 엑스자(×) 형태인 것을 특징으로 하는 강판의 성형도장성 평가 방법.
   
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