KR101621592B1 - 자동차의 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판 - Google Patents

자동차의 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판 Download PDF

Info

Publication number
KR101621592B1
KR101621592B1 KR1020130023793A KR20130023793A KR101621592B1 KR 101621592 B1 KR101621592 B1 KR 101621592B1 KR 1020130023793 A KR1020130023793 A KR 1020130023793A KR 20130023793 A KR20130023793 A KR 20130023793A KR 101621592 B1 KR101621592 B1 KR 101621592B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aluminum alloy
cold
less
inner panel
rolled sheet
Prior art date
Application number
KR1020130023793A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130102493A (ko
Inventor
데츠야 마스다
다카히코 나카무라
야스오 다카키
마사토시 요시다
Original Assignee
가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 filed Critical 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Publication of KR20130102493A publication Critical patent/KR20130102493A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101621592B1 publication Critical patent/KR101621592B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/08—Front or rear portions
    • B62D25/10—Bonnets or lids, e.g. for trucks, tractors, busses, work vehicles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/05—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys of the Al-Si-Mg type, i.e. containing silicon and magnesium in approximately equal proportions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Superstructure Of Vehicle (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 보행자(두부) 충돌 시의 충격 흡수 성능이 우수하고, 자동차의 후드 이너 패널로서의 다른 요구 특성도 겸비할 수 있는 6000계 알루미늄 합금판을 제공한다.
특정의 6000계 알루미늄 합금판의 베이킹 후의 특성으로서, 0.2% 내력을 80∼160MPa로 하고, 또한 FEM 해석에 의해 주어지는 두부 상해값(HIC값)을 1000mm/s2 이하로 하여, 보행자(두부) 충돌 시의 충격 흡수 성능이 우수하고, 자동차의 후드 이너 패널로서의 다른 요구 특성도 겸비시킨다.

Description

자동차의 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판{ALUMINUM ALLOY PLATE FOR HOOD INNER PANEL OF AUTOMOBILE}
본 발명은 자동차의 후드 이너 패널용 Al-Mg-Si계 알루미늄 합금판에 관한 것이다.
본 발명에서 말하는 알루미늄 합금판이란, 냉간 압연 후에 열처리(조질(調質) 처리)된 판으로서, 프레스 성형에 의해 자동차의 후드 이너 패널로 되기 전의 알루미늄 합금판을 말한다. 또한, 이하의 기재에서는, 알루미늄을 Al이라고도 한다.
최근, 자동차 사고에 있어서의 보행자 보호가 법규화되어, 보행자 보호 성능이 자동차용 후드(보닛이라고도 함)의 등급평가(rating)의 지표로도 여겨지고 있다. 한편, 자동차는, 엔진의 고출력화에 따라 엔진이 대형화됨과 더불어, 다기능화에 따라 엔진 룸 내의 부품도 증가되기 때문에, 보행자 보호에 필요한 후드 아래의 스페이스도 작아져 왔다. 이 때문에, 바람직한 스포티한 디자인과 보행자 보호 성능을 양립시키기 위해서는, 작은 스페이스로 효율적으로 충돌 에너지를 흡수할 수 있는 자동차용 후드의 개발이 중요하게 된다.
자동차용 후드에의 보행자 두부 충돌 시의 에너지 흡수 성능을 높여 보행자 보호 성능을 향상시키기 위해, 특히 이너 패널의 형상에 관한 검토가 많이 이루어지고 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
또한, 이너 패널에 부분적으로 저강도 영역을 마련하여 변형되기 쉽게 함으로써, 에너지 흡수 성능을 높여 보행자 보호 성능을 향상시키는 검토도 이루어지고 있다(예를 들면 특허문헌 2 참조).
한편, 지구 환경 등에 대한 배려로 인한 자동차 차체의 경량화를 위해, 이 자동차 패널로서 후드의 패널 재료로서도 강판 등의 철강 재료 대신에 성형성이나 소부 도장 경화성이 우수하고 보다 경량인 알루미늄 합금재의 적용이 증가하고 있다.
이 자동차 후드 패널의 아우터 패널(외판)이나 이너 패널(내판)에, 박육(薄肉)이면서 고강도인 알루미늄 합금판으로서 Al-Mg-Si계의 AA 내지 JIS 6000계(이하, 간단히 6000계라고도 함) 알루미늄 합금판(냉연판)을 사용하는 것이 종래부터 검토되고 있다. 이 6000계 알루미늄 합금판은 Si, Mg를 필수적으로 포함하고, 특히 과잉 Si형의 6000계 알루미늄 합금은 이들 Si/Mg가 질량비로 1 이상인 조성을 가져, 우수한 시효 경화능을 갖고 있다. 이 때문에, 프레스 성형 후 패널의 도장 소부 처리 등 비교적 저온의 인공 시효 (경화) 처리 시의 가열에 의해 시효 경화되어 내력이 향상되어서, 자동차 패널로서 필요한 강도를 확보할 수 있는 소부 도장 경화성(이하, 베이크 하드닝성 = BH성, 소부 경화성이라고도 함)이 있다.
또한, 6000계 알루미늄 합금판은 Mg량 등의 합금량이 많은 다른 5000계 알루미늄 합금 등에 비하여 합금 원소량이 비교적 적다. 이 때문에, 이들 6000계 알루미늄 합금판의 스크랩을 알루미늄 합금 용해재(용해 원료)로서 재이용할 때에 원래의 6000계 알루미늄 합금 주괴가 얻어지기 쉬워, 리사이클성도 우수하다.
다만, 지금까지, 이와 같은 자동차 후드 패널의 소재가 되는 6000계 알루미늄 합금판 자체에, 보행자 두부 충돌 시의 에너지 흡수 성능을 가지도록 하는 제안은 아직 알려져 있지 않다. 만약에 이 6000계 알루미늄 합금판 자체의 에너지 흡수 성능을 높일 수 있다면, 상기 이너 패널의 형상이나 구조 고안과의 상승 효과로 자동차용 후드의 보행자 두부 충돌 시의 에너지 흡수 성능을 높여, 보행자 보호 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.
일본 특허공개 2008-24185호 공보 일본 특허공표 2010-515619호 공보
후드 패널 등의 자동차 패널용으로서 우수한 특성을 갖는 6000계 알루미늄 합금판은, 주지하는 바와 같이, 지금까지도 재료의 조성이나 조직의 면에서 역사적으로 수많은 제안이 이루어져 왔다.
다만, 이들 후드 패널 등의 자동차 패널용의 6000계 알루미늄 합금판의 종래 기술에서 공통되게 말할 수 있는 것은, 자동차 패널용으로서 필요한 상기 BH성이 우수한 것을 목적으로 하여 개발되어 왔다는 것이다. 이는, 6000계 알루미늄 합금판이, 소재로서 굽힘 가공을 포함해서 프레스 성형될 때에는, 판 제조 후부터의 실온 시효 경화가 억제되어 저내력(저강도)인 특성을 유지해서 이들의 성형성을 확보하는 것이다. 그리고, 이들 성형 후에 자동차 차체에 조립되어 도장 소부 처리되었을 때 비교적 저온의 인공 시효 (경화) 처리 시의 가열에 의해 시효 경화되어 고내력으로 되는 BH 특성을 함께 갖는 것이다.
그러나, 이와 같은 비교적 저온의 도장 소부 처리 시의 가열에 의해 고내력으로 되면, 강도가 지나치게 높아, 보행자의 두부가 충돌했을 때의 반력(反力)이 커져 두부에 손상을 주고, 두부 충돌에 의한 충격(에너지)의 흡수 성능도 커지지 않는다는 문제가 있다. 이 결과, 6000계 알루미늄 합금으로 이루어지는 자동차 후드 이너 패널 자체로는, 규격화된 두부 상해값(HIC값)을 만족할 수 없게 된다.
그저 단순히 내력을 저하시킨 것만으로는 이 두부 상해값도 만족할 수 없고, 자동차의 후드 이너 패널로서의 다른 요구 특성인 취급성이나 성형성 등도 겸비할 수 없다는 문제도 있다.
이와 같은 과제에 비추어, 본 발명의 목적은, 보행자(두부) 충돌 시의 충격 흡수 성능이 우수하고, 자동차의 후드 이너 패널로서의 다른 요구 특성도 겸비할 수 있는 6000계 알루미늄 합금판, 및 이 알루미늄 합금판을 이용한 자동차 후드를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 자동차 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판의 요지는, 질량%로 Si: 0.4∼1.5%, Mg: 0.2∼1.0%를 포함하고, 잔부가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Al-Mg-Si계 알루미늄 합금판으로서, 2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 이 알루미늄 합금판의 특성으로서, 0.2% 내력이 80∼160MPa이고, 또한 성형된 자동차 후드 이너 패널로서의 임의 시간 내의 평균 가속도의 2.5승과 발생 시간의 곱의 최대값의 관계식으로 FEM 해석에 의해 주어지는 두부 상해값(HIC값)이 1000mm/s2 이하인 것으로 한다.
본 발명에서 말하는 상기 알루미늄 합금판이란, 상기 조성의 알루미늄 합금 주괴를, 균질화 열처리, 열간 압연 및 냉간 압연을 각각 실시하여 냉연판으로 하고, 이 냉연판을 후술하는 열처리나 냉간 가공을 실시하여 조질(調質)한 알루미늄 합금판을 말한다. 그리고, 프레스 성형에 의해 자동차의 후드 이너 패널로 되기 전(당연히 자동차 차체의 도장 소부 처리 전 = 인공 시효 경화 처리 전)의 알루미늄 합금판을 말한다.
본 발명에서는, 자동차 후드 이너 패널용의 알루미늄 합금판으로서, 종래 사용되고 있었거나 공지되어 있는, 자동차 차체의 도장 소부 처리 후(BH 후)의 강도가 높은 Al-Mg-Si계 알루미늄 합금판이 아니라, 이 BH 후의 강도(0.2% 내력)가 낮은 Al-Mg-Si계 알루미늄 합금판을 이용한다.
이에 의해, 두부 상해값(HIC값)이 1000mm/s2 이하인 특성을 자동차 후드 이너 패널의 소재인 Al-Mg-Si계 알루미늄 합금판에 가지게 한다. 이 결과, 자동차 후드 이너 패널의 형상에 관계없이, 또는 자동차 후드 이너 패널의 보행자 보호를 위한 형상 및 구조와의 상승 효과로, 보행자(두부) 충돌 시의 충격 흡수 성능을 우수하게 하는 것이 가능해진다.
이와 관련하여, 아직 상세하게 그 이유를 해명하고 있는 것은 아니지만, 기계적 특성으로서의(인장 시험 특성으로서의) 상기 BH 후의 강도(0.2% 내력)를 낮추는 것만으로는 반드시 HIC값이 1000mm/s2 이하로 되는 것은 아니다. 이는, Al-Mg-Si계 알루미늄 합금판의 제조 이력이나 조건의 차이 등으로 인해, 기계적 특성으로서의(인장 시험 특성으로서의) 상기 BH 후의 강도(0.2% 내력)가 동일한 수준이어도, 상기 두부 상해값에 크게 영향을 주는 미세 조직의 상태 등이 상이하여, 상기 두부 상해값이 상이한 것에 의한 것으로 추측된다.
본 발명에 의하면, 보행자(두부) 충돌 시의 충격 흡수 성능이 우수하여, 두부 상해값이 낮고, 취급성이나 성형성 등의 자동차의 후드 이너 패널로서의 다른 특성도 겸비할 수 있는 알루미늄 합금판을 제공할 수 있다. 이에 의해, 이 알루미늄 합금판을 이용한 자동차 후드를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명 후드 이너 패널의 해석 구조예를 나타내는 설명도이다.
도 2는 도 1의 해석 조건을 나타내는 설명도이다.
도 3은 도 1 및 2의 해석 결과를 나타내는 설명도이다.
도 4는 실시예의 취급성 평가 시험의 태양을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
이하에, 본 발명의 실시형태에 관하여 요건마다 구체적으로 설명한다.
자동차 후드 이너 패널:
Al-Mg-Si계(이하, 주로 6000계라고 함) 알루미늄 합금제 자동차 후드 이너 패널의 형상이나 구조 자체는 통상의 범용되는 것이 채용된다. 예를 들면, 대표적으로는, 후술하는 도 1에 예시하는 빔형 패널로 하고, 부분적으로 패널을 트리밍(제거)하여 경량화하고, 차체 길이 방향이나 차체 폭 방향으로 연장된 복수개의 빔으로 구성되는 이너 패널이어도 좋다. 또한, 아우터 패널에 대향한 내벽과, 이 내벽의 외주측에서 상기 아우터 패널측으로 굴곡된 세로벽과, 이 세로벽 주위에 걸쳐 상기 아우터 패널에 대향하여 연장된 플랜지를 갖는 단면 해트(hat) 모양의 이너 패널이어도 좋다. 나아가, 최근 제안되어 있는 파형 비드 등의 보행자 보호를 위해 고안된 형상 및 구조를 하고 있어도 좋다.
본 발명에서 규정하는 소재 6000계 알루미늄 합금판은, 굽힘 가공이나 트리밍 등을 포함하는 통상의 프레스 성형에 의해 자동차 후드 이너 패널로 성형된다. 그리고, 이 이너 패널은, 대향하는 아우터 패널의 주연부를 접어 겹치고, 접착 수지층을 통해 이너 패널의 플랜지 주연부를 끼워넣는 헤밍 가공에 의해 일체화되어, 자동차 후드 패널로 된다.
자동차 후드 이너 패널의 필요 특성:
보행자 보호를 위한 자동차 후드 이너 패널의 필요 특성은, 두부 상해값(HIC값)이 1000mm/s2 이하로 되는 것이다. 자동차용 후드 이너 패널의 보행자 보호 성능은, 주지하는 바와 같이, 일반적으로는 이 두부 상해값(HIC값)에 의해 평가되고, 이 HIC값은, 후술하는 FEM 해석에 따라, 하기 수학식 1에 의해 임의 시간 내의 평균 가속도의 2.5승과 발생 시간의 곱의 최대값으로 주어진다. 이 HIC값이 작을수록 보행자 보호 성능이 우수하다.
Figure 112013019560425-pat00001
여기서, a는 두부 중심에서의 3축 합성 가속도(단위는 G)이고, t1, t2는 0 < t1 < t2로 되는 시간 t이고 HIC값이 최대로 되는 시간이며, 계산 시간(t2-t1)은 15msec 이하로 정해져 있다.
이와 같은 자동차 후드 이너 패널의 HIC값을 1000 이하로 하기 위해, 이 6000계 알루미늄 합금제 이너 패널의 0.2% 내력을 80∼160MPa로 하는 것이 필요하게 된다. 이 HIC값에는, 물론 이너 패널의 형상 요인 등도 크게 영향을 준다. 다만, 본 발명에서는, 상기한 범용되고 있는 자동차 후드 이너 패널 형상의 채용을 전제로 하고 있고, 이와 같은 범용되고 있는 형상이나, 특별히 보행자 보호 형상으로 여겨진 자동차 후드 이너 패널 형상이나 아우터 패널 형상도 포함해서, 자동차 후드 이너 패널의 보행자 보호 성능을 이들 형상과의 상승 효과에 의해 보다 향상시키는 것을 목적으로 하고 있다.
통상의 자동차 후드 이너 패널의 0.2% 내력이 160MPa를 초과한 고내력으로 되면, 보행자의 두부가 충돌했을 때의 반력이 현저히 커진다. 이 때문에, 상기 범용되고 있는 자동차 후드 이너 패널 형상이나, 특별히 보행자 보호 형상으로 여겨진 자동차 후드 이너 패널이어도, 충돌 조건이나 자동차 후드 이너 패널 형상에 관계없이 두부에 손상을 주고, 두부 충돌에 의한 충격 에너지의 흡수 성능도 커지지 않는다. 이 결과, 상기한 보행자 보호 형상으로 여겨진 자동차 후드 이너 패널 형상이어도, 충돌 조건에도 의존하지만 HIC값을 1000mm/s2 이하로 할 수 없게 된다.
HIC값의 해석:
다음으로, 이 자동차용 후드 이너 패널을 대표하는 HIC값을, 재현성 좋으면서도 실제의 후드 이너 패널의 HIC값에 잘 상관하는 것으로 하고, FEM 해석에 따라 상기 수학식 1에 의해 구하는 방법을 이하에 설명한다.
이와 관련하여, FEM 해석이란, 주지하는 바와 같이, 유한 요소법(Finite Element Method)의 통칭으로서, 미분 방정식의 근사해를 수치적으로 얻는 범용 해석 방법이다. 보다 구체적으로는, 미분 방정식이 정의된 영역을 소영역(요소)으로 분할하고, 각 소영역에서의 미분 방정식을 비교적 단순하고 공통된 보간 함수로 근사시키는 것이다.
도 1에, 해석한 자동차 후드의 형상 및 구조와 보행자의 두부 충돌을 모의한 타격점 조건을 나타내고, 도 2에 해석 조건을 나타낸다. 그리고, 도 3에, 해석한 자동차용 후드에 물체가 충돌한 경우에 있어서의 타격자(임팩터)의 스트로크(mm)와 타격자의 충돌 가속도(= HIC값, mm/s2)의 관계를 나타낸다.
도 1은, 상측에 아우터 패널(아우터로 도면에는 표시), 하측에 이너 패널(이너로 도면에는 표시)의 각 사시도를 개별적으로 나타낸, 자동차용 후드의 분해 사시도이다. 도 1에서의 이너 패널은, 내측의 8개소가 트리밍(제거)되어 공간으로 되고, 차체 길이 방향으로 3개, 차체 폭 방향으로 1개 연장된 빔으로 구성되는 빔형 패널이다. 이와 관련하여, 도 1의 아우터 패널의 디자인은 비교적 평탄한 단일 R로 구성하여 단순화하고 있다.
도 1의 이너 패널 중, 도시한 차체 앞부분측 부재 중앙부의 ○표로 나타내는 점이 해석의 전제로 되는, 보행자의 두부 충돌을 모의한 타격점이다. 그리고, 이 차체 앞부분측의 이너 패널 부재 중앙부 상에 직사각형의 평판 형상으로 모식하는 보강 부재가 스트라이크 리인포스먼트(strike reinforcement; 도면에서는 스트라이커로 표시)이며, 이것의 중앙부에 타격점이 있다.
자동차용 후드 이너 패널을 대표하는 HIC값을 해석, 평가할 때에는, 이 도 1에서 나타낸, 이너 패널의 차체 앞부분측에 존재하는 스트라이크 리인포스먼트(스트라이커) 상의 중앙부를 타격점으로 한다.
이 후드 이너 패널의 스트라이크 리인포스먼트 상에는, 도시는 하지 않았지만, 덴트(dent) 리인포스먼트라고 불리는 보강 부재가 이너 패널과 아우터 패널 사이에 설치된다. 이 덴트 리인포스먼트 바로 아래인 차체 앞부분측의 이너 패널 상에, 로킹(locking) 기구를 겸한 후드 지지 부품으로서 상기 스트라이크 리인포스먼트가, 통상은 차종에 관계없이 공통되게 도 1과 같이 존재한다.
자동차용 후드 이너 패널에 있어서 이 스트라이커 부위는, 상기 보강 부재(보강재)에 의해 후드 이너 패널(의 위치)이 구속되어 있다. 이 때문에, 다른 구속되지 않는 이너 패널 부위에 비하여, 보행자의 두부가 충돌할 때에 이너 패널의 재료 강도(0.2% 내력)가 보행자 보호 성능에 미치는 영향이 특히 크다. 이 때문에, 후드 이너 패널을 대표하는 HIC값을 해석, 평가하기 위해서는, 이 스트라이크 리인포스먼트 상의 중앙부를 타격점으로서 규정하는 것이 바람직하다.
또한, 도 1의 이너 패널의 차량 뒷부분측 부재의 좌우 양측 단부에 각각 직사각형의 평판 형상으로 2매 모식하고 있는 것이, 별도의 보강 부재인 힌지(hinge) 리인포스먼트(도면에서는 힌지 R/F로 표시)이다.
보행자 보호 성능인 HIC값은, 도 2에 나타내는 세계 기준의 조건에서, J-NCAP 어린이 충돌 조건을 대상으로, 후드 앞부분(상기 이너 패널 앞부분)의 보행자 두부(두부 충돌)를 모의한 타격점에서 평가했다. 이의 타격자(임팩터) 중량은 3.5kg, 충돌 속도는 35km, 충돌 각도는 65DEG이다.
충돌 해석에는 범용의 동적 양해법 소프트 LS-DYNA를 이용하고, 이너 패널 아래의 내장물(엔진 등)을 고려한 조건에서 검토를 행했다. 이 이너 패널 아래의 내장물은, 아우터 패널 표면을 타격자의 스트로크 방향으로 이동시켜 작성한 강체 벽으로 모의하고 있고, 타격자의 스트로크 방향으로의 이동량을 70mm로 했다.
해석되는 HIC값의 전제 조건:
상기 이너 패널의 형상이나 타격점의 위치, 또는 해석 조건에 따라, 상기 수학식 1에 의해 해석되는 HIC값은 당연히 변한다. 따라서, 본 발명의 HIC값 규정에서는, 해석 결과의 재현성을 얻기 위해, 상기 도 1 및 2에서 나타낸 해석 조건을 전제로 한다. 즉, 상기 도 1 및 2에 나타낸 이너 패널의 빔형 형상, 타격점의 위치(도 1의 차량 앞부분측 부재 중앙부의 ○표로 나타내는 점), 중량: 3.5kg, 충돌 속도: 35km, 충돌 각도: 65DEG로 한다.
도 3에 해석 결과를 나타낸다. 이 도 3에 있어서, 굵은 실선이 후술하는 실시예의 표 2에서의 비교예 25(베이킹 후의 0.2% 내력이 173MPa), 점선이 발명예 10(베이킹 후의 0.2% 내력이 144MPa), 가는 실선이 발명예 1(베이킹 후의 0.2% 내력이 109MPa)이다. 즉, 판 두께가 1mm인 6000계 알루미늄 합금판으로 이루어지는 상기 도 1의 이너 패널 형상에서의 해석 결과이다.
여기서, 도 1의 자동차 후드 아우터 패널이나 상기 보강재는 상기 이너 패널의 6000계 알루미늄 합금판과 동일한 조성으로 하고, 그의 0.2% 내력은 230MPa로 했다. 또한, 자동차 후드 아우터 패널의 판 두께는 1mm, 스트라이크 리인포스먼트나 힌지 리인포스먼트의 판 두께는 2.0mm로 했다.
내력과 HIC값의 관계:
이 도 3의 해석예로부터, 발명예 10(베이킹 후의 0.2% 내력 145MPa)과 비교예 25(베이킹 후의 0.2% 내력 179MPa)의 중간인, 본 발명에서 규정하는 160MPa 정도로, 두부 상해값(HIC값)을 1000mm/s2 이하로 낮출 수 있는 임계가 있을 수 있음을 알 수 있다. 이 사실은, 후술하는 실시예에서의 베이킹 후의 0.2% 내력과 HIC값의 관계를 나타낸 도 4로부터도 뒷받침된다.
이 도 3에 있어서, 이너 패널이 저내력으로 될수록 HIC값을 낮출 수 있는 것은, 가로축의 타격자 스트로크(mm)와 세로축의 충돌 가속도(G)의 관계로부터, 이너 패널이 저내력으로 될수록 2차 충돌에 의해 발생하는 충돌 가속도(이차 피크)가 보다 저감되기 때문이다. 즉, 이너 패널이 저내력으로 될수록, 이너 패널이 이너 패널 아래의 내장물(엔진 등의 강체)에 충돌하는 타이밍이 늦기 때문에, 상기 2차 충돌에 의해 발생하는 충돌 가속도(이차 피크)가 낮아진다. 또한, 이너 패널이 저내력으로 될수록 이너 패널이 변형되는 스트로크를 보다 증대시킬 수 있다는 것에도 의한다. 이들의 결과, 이너 패널이 저내력으로 될수록 HIC값을 1000 이하로 낮출 수 있다.
이 때문에, 자동차 후드 이너 패널의 소재인 6000계 알루미늄 합금판의 자동차 후드 이너 패널로서의 0.2% 내력, 즉 이 알루미늄 합금판을 2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 0.2% 내력을 160MPa 이하로 한다. 이 HIC값은 낮을수록 더 좋기 때문에, 0.2% 내력을 110MPa 이하로 하여, HIC값을 900 이하로 낮추는 것이 더 바람직하다.
이 2% 예비변형 부여 후 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리되는 조건은, 자동차 후드 이너 패널 또는 자동차 차체의 제조 조건을 범용적으로 모의하고 있는 조건이다. 즉, 2%의 예비변형은, 본 발명의 6000계 알루미늄 합금판의 자동차 후드 이너 패널로의 프레스 성형 시에 가해지는 변형 조건을 대표하고 있다. 또한, 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리는, 이 프레스 성형 후(자동차 후드 패널이나 차체에 조립된 후)의 도장 소부 공정 조건을 대표하고 있다. 물론, 이들의 실제 조건은, 규정하는 조건과는 다른 경우도 많이 존재하지만, 미리 정하는 이 조건을 만족하면, 조건이 다소 달라도 실제의 자동차 후드 이너 패널 제조의 많은 경우에 범용적으로 보행자(두부) 충돌 시의 충격 흡수 성능이 우수하여, 두부 상해값(HIC값)이 낮은 자동차의 후드 이너 패널을 제조할 수 있다.
단, 자동차 후드 이너 패널로서는, 당김 강성, 내덴트성, 굽힘 강성, 비틀림 강성 등, 종래부터 후드 이너 패널에 요구되는 기본 성능도 만족해야 한다. 상기 당김 강성은, 왁스칠을 할 때나 자동차용 후드 로킹 시에 압입(押入)할 때의 탄성 변형을 억제하기 위해 필요하다. 구체적인 당김 강성은, 자동차 후드 패널로서 접합되는 아우터 패널의 영률과 판 두께, 및 아우터 패널과 이너 패널의 접합 위치에 의해 결정된다. 또한, 상기 내덴트성도, 징검돌 등에 의해 잔류하는 소성 변형을 억제하기 위해 필요하고, 상기 아우터 패널의 내력과 판 두께에 영향을 받는다. 또, 상기 굽힘 강성은, 자동차용 후드 로킹 시의 인입력(引入力)과 쿠션 고무, 댐퍼 스테이, 실링 고무 등의 반력에 의해 발생하는 자동차용 후드 주연부의 탄성 변형을 억제하기 위해 필요하다. 구체적인 굽힘 강성은, 자동차용 후드 주연부의 이너 패널 및 리인포스먼트의 형상(단면 2차 모멘트), 영률 등에 영향을 받는다. 또한, 상기 비틀림 강성은, 자동차용 후드 주연부의 굽힘 강성과 이너 패널 중앙부의 판 두께 및 형상에 영향을 받는다.
이 때문에, 자동차 후드 이너 패널로서의 당김 강성, 내덴트성, 굽힘 강성, 비틀림 강성 등의 기본 성능을 만족하기 위해서는, 상기 이너 패널의 강도 이외의 형상이나 구조 요소의 고안으로 대응 가능하다. 따라서, 상기 이너 패널의 강도를 저감해도, 자동차 후드 이너 패널에 종래부터 요구되는 기본 성능을 만족하는 것이 가능하다. 또한, 자동차 후드 이너 패널의 경량화를 전제로 상기 기본 성능을 만족하기 위해서는, 소재인 6000계 알루미늄 합금판의, 또는 성형된 자동차 후드 이너 패널로서의 판 두께는 0.7mm 내지 2mm 정도로 한다.
한편, 자동차 후드 이너 패널이나 소재 6000계 알루미늄 합금판의 내력이 너무 지나치게 낮으면, 프레스 성형 시에, 소재 알루미늄 합금판을 반송하고, 프레스기에 투입하는 등의 취급 시에 변형을 유발한다. 또는 성형 후의 자동차 후드 이너 패널을 프레스기로부터 취출하고, 반송하는 등의 취급 시에도 변형을 유발한다. 또한, 프레스 라인 내의 프레스 금형, 컨베이어, 게이지 등과의 접촉에 의한 변형, 손상이 현저히 발생하기 때문에, 자동차 후드 이너 패널로서의 품질 저하를 가져올 우려도 있다. 또한, 이너 패널은 성형 높이가 높은(깊은) 등, 일반적으로 평판 형상의 아우터 패널보다도 형상이 복잡하여 우수한 성형성이 요구되지만, 내력이 너무 지나치게 낮으면 프레스 성형성이 저하되어 성형할 수 없게 될 가능성도 있다.
이를 방지하기 위해서는, 자동차 후드 이너 패널의 0.2% 내력의 하한을 50MPa 이상으로 한다. 이를 위해, 이 자동차 후드 이너 패널의 소재인 6000계 알루미늄 합금판의 자동차 후드 이너 패널로서의 0.2% 내력, 즉 이 알루미늄 합금판을 2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 0.2% 내력을 80MPa 이상으로 한다.
이상의 이유로, 보행자(두부) 충돌 시의 충격 흡수 성능이 우수하여, 보행자 보호성이 우수하고, 또한 자동차 후드 이너 패널로서의 다른 요구 특성도 만족시키기 위해, 자동차 후드 이너 패널의 0.2% 내력을 80∼160MPa의 범위, 바람직하게는 80∼120MPa의 범위로 한다. 또한, 소재인 6000계 알루미늄 합금판의, 2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 0.2% 내력을 80∼160MPa의 범위, 바람직하게는 80∼120MPa의 범위로 한다.
인장 강도와 내력의 차와 HIC값의 관계:
또한, 보행자(두부) 충돌 시에는 자동차 후드 이너 패널이 변형되는 것에 의해 소성 변형이 생긴다. 이 소성 변형 중에는 알루미늄 합금판(이너 패널)의 가공 경화를 필연적으로 수반하여, 강도가 높아지는 강도 변화가 생긴다. 이와 같은 가공 경화는, 자동차 후드 이너 패널의 보행자 충돌 시의 충격 흡수 성능(에너지 흡수 성능)을 저하시키는 원인이 된다. 따라서, 이와 같은 소성 변형에 수반되는 가공 경화를 억제하는 것이, 자동차 후드 이너 패널의 보행자 충돌 시의 충격 흡수 성능을 높이기 위해 바람직하다. 이 때문에, 자동차 후드 이너 패널의 인장 강도와 0.2% 내력의 차를 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 이 요인이, 인장 시험 특성으로서의 상기 인공 시효 경화 처리 후의 강도(0.2% 내력)를 낮추는 것만으로는 반드시 HIC값이 1000mm/s2 이하로 되는 것은 아니라는 이유이기도 하다.
따라서, HIC값을 1000mm/s2 이하로 하기 위해, 바람직하게는, 소재인 상기 조질 처리 후의 알루미늄 합금판의 인장 강도와 0.2% 내력의 차를 70MPa 이하, 보다 바람직하게는 50MPa 이하로 한다. 이와 관련하여, 이 소재인 상기 조질 처리 후의 알루미늄 합금판의 인장 강도와 0.2% 내력의 차(값)는, 상기 인공 시효 경화 처리된 후에는 일반적으로 작아지는 경향이 있지만, 양자에게는 좋은 상관이 인정되기 때문에, 소재인 상기 조질 처리 후의 값으로 규정한다.
한편, 소재인 상기 조질 처리 후의 알루미늄 합금판의 인장 강도와 0.2% 내력의 차를 70MPa 이하, 보다 바람직하게는 50MPa 이하로 하면, 자동차 후드 이너 패널로의 프레스 성형성도 향상된다.
자동차 후드 아우터 패널:
이와 같은 특성을 가지는 이너 패널과 조합되는 자동차 후드 아우터 패널은, 강판제로 하거나, 이너 패널과 동일한 알루미늄 합금이며 보다 고강도인 알루미늄 합금판제로 한다. 강판을 자동차 후드 아우터 패널에 이용하면, 알루미늄 합금 이너 패널과의 이재(異材) 접합에 의한 전식(電食; 부식) 방지를 위해, 수지를 패널 사이나 볼트 등의 접합 수단이나, 보강재와의 사이에 개재시키는 등의 절연 대책이 여분으로 필요하게 된다. 또한, 자동차 후드(패널)의 리사이클(재이용)에서의 선별이나 분별 시간을 고려하면, 강판과의 이재끼리의 조합보다는, 이너 패널과 동일한 알루미늄 합금계가 바람직하고, 보다 바람직하게는, 후술하는 동일한 6000계 합금 조성으로 한다.
단, 이너 패널과 동일한 6000계 알루미늄 합금 조성이어도, 아우터 패널로서 필요한 강도, 당김 강성, 내덴트성, 굽힘 강성, 비틀림 강성 등의 기본 성능을 만족하기 위해서는, 이너 패널용의 6000계 알루미늄 합금판보다도 고강도인 것이 필요하고, 그의 내력이 160 이상인 것이 바람직하다. 즉, 자동차 후드 아우터 패널로서는, 구체적으로는 질량%로 Si: 0.4∼1.5%, Mg: 0.2∼1.0%를 포함하고, 잔부가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어짐과 더불어, 0.2% 내력이 160MPa 이상인 성형된 6000계 알루미늄 합금판으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이것을 이 조성의 소재 6000계 알루미늄 합금판의 견지에서 말한다면, 2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 0.2% 내력이 160MPa 이상인 것이 바람직하다. 이들 0.2% 내력의 상한은 특별히 정하지 않지만, 판의 제조 한계로부터 결정되고, 대략 280MPa 정도이다.
이와 같은 자동차 후드 아우터 패널의 태양은 자동차 후드의 보행자 보호 방법으로서도 바람직하다. 이들 자동차 후드 아우터 패널의 판 두께는 1mm 내지 2mm 정도로 한다.
보강 부재:
자동차 후드 이너 패널에 장착되는(부착되는) 보강재로서는, 상기 도 1에 나타낸 힌지 리인포스먼트와 스트라이크 리인포스먼트가 있고, 자동차 후드 이너 패널에 원하는 강도나 강성을 가지게 하기 위한 보강으로서 필수적이다. 또한, 그 밖에 덴트 리인포스먼트 등도 선택적으로 이용되고, 본 발명에서도 자동차 후드 또는 이너 패널에 여러 가지 범용되는 보강 부재의 장착을 허용한다.
다만, 이 보강 부재도, 상기 자동차 후드 아우터 패널과 동일한 이유로, 강판과의 이재끼리의 조합보다는, 이너 패널과 동일한 알루미늄 합금계가 바람직하고, 보다 바람직하게는, 후술하는 동일한 6000계 합금 조성으로 한다.
단, 이너 패널과 동일한 6000계 합금 조성이어도, 보강 부재로서 필요한 강도, 강성 등의 기본 성능을 만족하기 위해서는, 자동차 후드 이너 패널용의 6000계 알루미늄 합금판보다도 고강도인 것이 필요하고, 그의 내력이 160 이상인 것이 바람직하다. 즉, 상기 보강 부재로서는, 구체적으로는 질량%로 Si: 0.4∼1.5%, Mg: 0.2∼1.0%를 포함하고, 잔부가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어짐과 더불어, 0.2% 내력이 160MPa 이상인 성형된 6000계 알루미늄 합금판으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이것을 이 조성의 소재 6000계 알루미늄 합금판의 견지에서 말한다면, 2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 0.2% 내력이 160MPa 이상인 것이 바람직하다. 이들 0.2% 내력의 상한은 특별히 정하지 않지만, 판의 제조 한계로부터 결정되고, 대략 280MPa 정도이다.
이와 같은 보강 부재의 태양은 자동차 후드의 보행자 보호 방법으로서도 바람직하다. 이들 보강 부재의 판 두께는 1mm 내지 4mm 정도로 한다.
알루미늄 합금판의 조성:
자동차 후드 이너 패널용의 6000계 알루미늄 합금판의 화학 성분 조성은, 이 이너 패널의 특성을, 0.2% 내력이 80∼160MPa로 되고, 또한 HIC값이 1000mm/s2 이하로 되도록 하기 위한 전제 조건이다. 바꿔 말하면, 소재인 6000계 알루미늄 합금판의, 2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 0.2% 내력을 80∼160MPa의 범위로 하고, 또한 HIC값을 1000mm/s2 이하로 하기 위한 전제 조건이다. 또한, 상기 조질 처리 후의 알루미늄 합금판이나 자동차 후드 이너 패널의 인장 강도와 0.2% 내력의 차를 70MPa 이하, 보다 바람직하게는 50MPa 이하로 하여, 상기 HIC값으로 하기 위한 전제 조건이기도 한다.
이 때문에, 자동차 후드 이너 패널용의 6000계 알루미늄 합금판의 조성은, 질량%로 Si: 0.4∼1.5%, Mg: 0.2∼1.0%를 포함하고, 잔부가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것으로 한다. 한편, 각 원소의 함유량의 % 표시는 모두 질량%의 의미이다.
또한, 이 조성은, 상기 자동차 후드 아우터 패널이나 상기 보강 부재에서도, 이들의 상기 강도나 강성의 요구 특성을 얻기 위해서도 필요하다. 즉, 소재 6000계 알루미늄 합금판으로서는, 2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 0.2% 내력을 160MPa 이상으로 하기 위해 필요하다. 한편, 자동차 후드의 이너 패널, 아우터 패널, 보강 부재로서의 강도 나눠 만들기는, 상기 조성 중의 Si나 Mg의 함유량을 제어함과 더불어, 후술하는 냉간 압연 후의 판의 열처리 조건(조질 처리)에 의해 행한다.
본 발명에서는, 이들 Mg, Si 이외의 기타 원소는 기본적으로는 불가피적 불순물이고 AA 내지 JIS 규격 등에 따른 각 원소 수준의 함유량(허용량)으로 한다. 즉, 자원 리사이클의 관점에서, 본 발명에서도, 합금의 용해 원료로서 고순도 Al 지금(地金)뿐만 아니라 Mg, Si 이외의 기타 원소를 첨가 원소(합금 원소)로서 많이 포함하는 6000계 합금이나 기타의 알루미늄 합금 스크랩재, 저순도 Al 지금 등을 다량으로 사용한 경우에는, 하기와 같은 다른 원소가 필연적으로 실질량 혼입된다. 그리고, 이들 원소를 굳이 저감하는 것은 그 정련 자체가 비용을 상승시키게 되므로, 어느 정도 함유하는 허용이 필요하게 된다.
이 때문에, 본 발명에서는, 불가피적 불순물로서, 바람직하게는 하기 원소를 각각 이하에서 규정하는 AA 내지 JIS 규격 등에 따른 상한량 이하의 범위로 규제하고, 그 범위에서의 함유를 허용한다. 구체적으로는, 상기 불가피적 불순물 중, Fe: 0.5% 이하(단, 0%를 포함함), Zn: 0.5% 이하(단, 0%를 포함함), Cu: 1.0% 이하(단, 0%를 포함함), Mn: 0.5% 이하(단, 0%를 포함함), Cr: 0.5% 이하(단, 0%를 포함함), Zr: 0.3% 이하(단, 0%를 포함함), Ti: 0.1% 이하(단, 0%를 포함함)로 규제한다.
상기 6000계 알루미늄 합금에 있어서의 각 원소의 함유 범위와 의의, 또는 허용량에 대하여 이하에 설명한다. 단, 이하의 설명은, 필요한 HIC값을 얻기 위한 자동차 후드 이너 패널용의 6000계 알루미늄 합금판의 경우에 대하여 주로 행한다. 이와 관련하여, 상기 자동차 후드 아우터 패널이나 상기 보강 부재에서도, 각 원소의 함유 이유나 함유량의 의의는, 저강도나 HIC값 등의 자동차 후드 이너 패널 특유의 이유나 의의를 제외하고 공통된다.
Si: 0.4∼1.5%
Si는 필요 강도(내력)를 얻는 필수 원소이다. 또한, 자동차 후드 이너 패널로서의 기본 특성을 만족하기 위한 필수 원소이고, 패널로의 프레스 성형성에 영향을 주는 전체 신도 등의 여러 특성을 겸비시키기 위한 중요 원소이다. 자동차 후드 이너 패널의 여러 특성을 보다 만족시키기 위해서는, Si/Mg를 질량비로 1.0 이상으로 하여 Si를 Mg에 대하여 과잉으로 함유시킨 과잉 Si형의 6000계 알루미늄 합금 조성으로 하는 것이 바람직하다.
Si 함유량이 지나치게 적으면, Si의 절대량이 부족하기 때문에, 강도가 현저히 저하되고, 상기 자동차 이너 패널에 요구되는 기본 특성이나 전체 신도 등의 여러 특성을 겸비할 수 없다. 한편, Si 함유량이 지나치게 많으면, 알루미늄 합금판에 2% 예비변형을 부여한 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리 후의 0.2% 내력이 지나치게 높아져, 자동차 후드 이너 패널로서 필요한 HIC값을 얻기 위해 160MPa 이하로 하는 것이 어려워진다. 또한, 조대한 정출물(晶出物) 및 석출물이 형성되어, 굽힘 가공성이나 전체 신도 등이 현저히 저하된다. 게다가, 용접성도 현저히 저해된다. 따라서, Si는 0.4∼1.5%의 범위로 한다.
Mg: 0.2∼1.0%
Mg도 Si와 함께 필요 강도(내력)를 얻는 필수 원소이다. 또한, 자동차 후드 이너 패널로서의 기본 특성을 만족하기 위한 필수 원소이고, 패널로의 프레스 성형성에 영향을 주는 전체 신도 등의 여러 특성을 겸비시키기 위한 중요 원소이다.
Mg 함유량이 지나치게 적으면, Mg의 절대량이 부족하기 때문에, 강도가 현저히 저하되고, 상기 자동차 이너 패널에 요구되는 기본 특성이나 전체 신도 등의 여러 특성을 겸비할 수 없다. 한편, Mg 함유량이 지나치게 많으면, 알루미늄 합금판에 2% 예비변형을 부여한 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리 후의 0.2% 내력이 지나치게 높아져, 자동차 후드 이너 패널로서 필요한 HIC값을 얻기 위해 160MPa 이하로 하는 것이 어려워진다. 또한, 조대한 정출물 및 석출물이 형성되어, 굽힘 가공성이나 전체 신도 등이 현저히 저하된다. 게다가, 용접성도 현저히 저해된다. 따라서, Mg의 함유량은 0.2∼1.0%의 범위에서 Si/Mg가 질량비로 1.0 이상이 되도록 하는 양으로 한다.
(제조 방법)
다음으로, 본 발명 알루미늄 합금판의 제조 방법에 대하여 이하에 설명한다. 본 발명 알루미늄 합금판은, 제조 공정 자체는 통상적 방법 또는 공지의 방법이며, 상기 6000계 성분 조성의 알루미늄 합금 주괴를 주조 후에 균질화 열처리하고, 열간 압연 및 냉간 압연이 실시되어 상기한 소정의 판 두께로 된다.
단, 필요한 HIC값을 얻기 위한 자동차 후드 이너 패널용의 6000계 알루미늄 합금판의 경우는, 냉간 압연 후에는 통상적 방법과 다른 조질 처리를 실시한다. 통상, 6000계 알루미늄 합금판에서는, 상기 BH성을 보다 높게 하려면, 통상의 용체화 및 담금질 처리나, 그 후의 저온에서의 재가열 처리 등의 조질 처리가 실시되어 제조된다. 그러나, 본 발명 알루미늄 합금판의 제조 방법에서는, 이와 같은 조질 처리는 BH성을 지나치게 높이기 때문에 실시하지 않고, 후술하는 바와 같은 열처리를 실시한다.
즉, 본 발명에서 규정하는, 2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 알루미늄 합금 냉연판의 특성으로서, 0.2% 내력을 80∼160MPa로 하고, 또한 상기 HIC값을 1000mm/s2 이하로 하기 위해, 상기 조성의 알루미늄 합금 주괴를, 균질화 열처리, 열간 압연 및 냉간 압연을 각각 실시하여 냉연판으로 하고, 이 냉연판을 300∼450℃에서 1∼50시간 유지하는 열처리를 실시한 후에, 추가로 0.3∼5%의 가공률로 냉간 가공을 실시하는 것이, 본 발명 알루미늄 합금판을 얻기 위한 바람직한 제조 방법이다.
(용해, 주조 냉각 속도)
우선, 용해, 주조 공정에서는, 상기 6000계 성분 조성 범위 내로 용해 조정된 알루미늄 합금 용탕을, 연속 주조법, 반연속 주조법(DC 주조법) 등의 통상의 용해 주조법을 적절히 선택하여 주조한다. 여기서, 본 발명의 규정 범위 내로 클러스터를 제어하기 위해, 주조 시의 평균 냉각 속도에 대하여, 액상선 온도로부터 고상선 온도까지를 30℃/분 이상으로 가능한 한 크게(빠르게) 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 주조 시의 고온 영역에서의 온도(냉각 속도) 제어를 행하지 않는 경우, 이 고온 영역에서의 냉각 속도는 필연적으로 느려진다. 이와 같이 고온 영역에서의 평균 냉각 속도가 느려진 경우, 이 고온 영역에서의 온도 범위에서 조대하게 생성되는 정출물의 양이 많아져, 주괴의 판 폭 방향 및 두께 방향에서의 정출물의 크기나 양의 격차도 커진다.
(균질화 열처리)
이어서, 상기 주조된 알루미늄 합금 주괴에, 열간 압연에 앞서서 균질화 열처리를 실시한다. 이 균질화 열처리(균열(均熱) 처리)는 조직의 균질화, 즉 주괴 조직 중의 결정립 내의 편석을 없애는 것을 목적으로 한다. 이 목적을 달성하는 조건이면 특별히 한정되지 않는다.
다만, 균질화 열처리 온도는 500℃ 이상 융점 미만, 균질화 시간은 1시간 이상의 범위로부터 적절히 선택된다. 이 균질화 온도가 낮으면 결정립 내의 편석을 충분히 없앨 수 없고, 이것이 파괴의 기점으로서 작용하기 때문에, 신장 플랜지성이나 굽힘 가공성이 저하된다. 이후, 즉시 열간 압연을 개시하거나, 또는 적당한 온도까지 냉각 유지한 후에 열간 압연을 개시해도 좋다.
(열간 압연)
열간 압연은 압연하는 판 두께에 따라 주괴(슬라브)의 조압연(粗壓延) 공정과 마무리 압연 공정으로 구성된다. 이들 조압연 공정이나 마무리 압연 공정에서는, 리버스식 또는 탠덤식 등의 압연기가 적절히 이용된다.
이때, 열연(조압연) 개시 온도가 고상선 온도를 초과하는 조건에서는, 버닝이 일어나기 때문에 열연 자체가 곤란해진다. 또한, 열연 개시 온도가 350℃ 미만이면 열연 시의 하중이 지나치게 높아져, 열연 자체가 곤란해진다. 따라서, 열연 개시 온도는 350℃∼고상선 온도, 더 바람직하게는 400℃∼고상선 온도의 범위로 한다.
(중간 소둔)
이 열연판의 냉간 압연 전 또는 냉간 압연 패스 사이의 중간 소둔은 반드시 필요한 것은 아니지만, 결정립의 미세화나 집합 조직의 적정화에 의해 성형성 등의 특성을 더욱 향상시키기 위해 실시해도 좋다. 이 경우는 300∼450℃에서 1∼50시간으로 행한다.
(냉간 압연)
냉간 압연에서는, 상기 열연판을 압연하여 원하는 최종 판 두께의 냉연판(코일도 포함함)으로 제작한다. 단, 결정립을 보다 미세화시키기 위해서는, 냉간 압연율은 60% 이상인 것이 바람직하다.
(열처리)
이 냉간 압연 후에, 본 발명에서 규정하는 열처리를 행한다. 이에 의해, 프레스 2% 예비변형을 부여한 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리 후의 0.2% 내력이 160MPa 이하이고, 또한 상기 HIC값이 1000mm/s2 이하인 자동차 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판을 얻는다. 나아가, 상기 조질 처리 후의 알루미늄 합금판이나 상기 인공 시효 경화 처리 후의 자동차 후드 이너 패널의 인장 강도와 0.2% 내력의 차를 70MPa 이하, 보다 바람직하게는 50MPa 이하로 하여, 상기 HIC값으로 하는 것을 보장한다.
이 열처리는, 케이스 1로서, 상기 냉연판을 300∼450℃의 비교적 저온에서 1∼50시간 유지하는 열처리 후에 다시 0.3∼5%의 냉간 압연을 실시하여 자동차 후드 이너 패널의 소재 6000계 알루미늄 합금판으로 한다. 또는, 케이스 2로서, 상기 냉연판을 450℃ 이상 500℃ 미만의 비교적 저온에서 0∼60초 유지하는 열처리를 실시하고, 냉간 압연은 실시하지 않고서 그대로 자동차 후드 이너 패널의 소재 6000계 알루미늄 합금판으로 한다.
상기 케이스 1의 300∼450℃의 열처리는 소둔 처리라고도 말할 수 있지만, 통상의 용체화 처리의 온도 영역(520∼570℃ 정도)과 비교하여 극단적으로 저온화되어 있다. 이 조건의 열처리로, 알루미늄 합금판을 본 발명에서 규정하는 BH성으로 하여, 자동차 후드 이너 패널로서 0.2% 내력이 160MPa 이하인 소정의 강도 수준으로 제어한다. 케이스 1의 열처리 온도가 300℃ 미만으로 지나치게 낮으면, 상기 열처리의 효과가 얻어지지 않는다. 또한, 450℃를 초과하는 고온에서는 상기 열처리의 효과가 포화된다.
그리고, 이 열처리(소둔) 후에 냉간 가공을 실시함으로써 내력을 50MPa 이상으로 하여, 상기한 소재 판의 성형성이나 취급성, 또는 자동차 후드 이너 패널로서의 성형성이나 취급성, 필요 강도, 강성 등을 확보한다. 그러나, 이 경우에서도 상기 조건에서의 베이킹 후 내력은 160MPa 이하로 되도록 제어한다. 냉간 가공률이 지나치게 낮으면 내력이 향상되지 않고 50MPa 미만으로 된다. 냉간 가공률의 증가에 수반하여 내력은 증가하지만, 냉간 가공률이 5%를 초과하면, 그 후의 신도 및 가공 경화능이 열화되어, 성형성이 저하된다. 따라서, 냉간 가공률은 0.3∼5%의 범위로 한다. 이와 같은 소정의 냉간 가공률의 가공을 실시할 수 있으면, 냉간 압연, 레벨러 교정 등의 범용되는 냉간 가공 수단이 선택 가능하다.
이 냉간 가공에 의해, 자동차 후드 이너 패널의 소재 6000계 알루미늄 합금판의 조직 중에 전위가 새롭게 도입되어, 보행자(두부) 충돌 시에는 자동차 후드 이너 패널의 소성 변형에 수반되는 가공 경화를 억제하여, 보행자 충돌 시의 충격 흡수 성능(에너지 흡수 성능)을 높일 수 있다. 이의 기준으로서, 자동차 후드 이너 패널의 인장 강도와 0.2% 내력의 차를 작게 70MPa 이하, 보다 바람직하게는 50MPa 이하로 할 수 있어, 상기 HIC값으로 하는 것을 보장할 수 있다. 이것이, 인장 시험 특성으로서의 상기 BH 후의 강도(0.2% 내력)를 낮추는 것만으로는 반드시 HIC값이 1000mm/s2 이하로 되는 것은 아니라는 이유이기도 하다.
케이스 2의 450℃ 이상 500℃ 미만의 열처리는 통상의 용체화 처리 온도보다도 낮은 온도이며, 이 온도에서 상기 냉연판을 0∼60초 유지하는 열처리를 실시하고, 냉간 압연은 실시하지 않고서 그대로 자동차 후드 이너 패널의 소재 6000계 알루미늄 합금판으로 한다. 케이스 2의 열처리 온도가 450℃ 미만으로 지나치게 낮으면, 상기 열처리의 효과가 얻어지지 않는다. 또한, 500℃ 이상의 고온에서는, 통상의 용체화 처리와 동일해지고, BH성이 지나치게 높아져, 도장 소부 처리 후의 이너 패널의 내력이 지나치게 높아지고 HIC값이 지나치게 높아진다.
이들 열처리 후의 냉각 속도는 급냉으로 하고, 50℃/초 이상으로 행하는 것이 바람직하다. 냉각 속도가 느리면, 입계 상에 Si, Mg2Si 등이 석출되기 쉬워지고, 프레스 성형이나 굽힘 가공 시의 깨짐의 기점이 되기 쉬워, 이들 성형성이 저하된다. 이 냉각 속도를 확보하기 위해, 담금질 처리는 팬 등의 공냉, 미스트, 스프레이, 침지 등의 수냉 수단이나 조건을 각각 선택하여 이용한다. 다만, 이 케이스 2의 열처리는, 상기 케이스 1의 열처리에 비하여 열처리 후의 냉간 가공이 없어, 소재 6000계 알루미늄 합금판의 조직 중에, 이 냉간 가공에 의한 전위를 새롭게 도입할 수 없다. 따라서, 보행자(두부) 충돌 시에 자동차 후드 이너 패널의 소성 변형에 수반되는 가공 경화를 억제하는 효과가 상기 케이스 1의 열처리에 비하여 낮고, 기준으로서의 자동차 후드 이너 패널의 인장 강도와 0.2% 내력의 차도, 후술하는 실시예와 같이 상대적으로 높아진다.
상기 자동차 후드 아우터 패널이나 상기 보강 부재의 경우에는, 냉간 압연까지는, 자동차 후드 이너 패널용의 6000계 알루미늄 합금판의 경우와 마찬가지의 제조 조건으로 된다. 그러나, 상기 자동차 후드 아우터 패널이나 상기 보강 부재의 고강도화를 도모하기 위해, 각 원소의 충분한 고용량을 얻거나, 결정립을 보다 미세화하기 위해, 통상대로 520℃ 이상의 용체화 처리 온도로 소정 시간 유지하는 조건에서 행하는 것이 바람직하다. 또한, 성형성이나 헤밍 가공성을 저하시키는 조대한 입계 화합물 형성을 억제하는 관점에서, 담금질 시의 냉각 속도는, 상기한 이유 및 수단으로 50℃/초 이상으로 행하는 것이 바람직하다. 그리고, 실온까지 담금질 냉각한 후, 1시간 이내에 냉연판을 70∼250℃의 온도 영역에 유지하는 재가열 처리를 행하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니며, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
실시예
다음으로, 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명에서 규정하는 내력 조건이 상이한 6000계 알루미늄 합금판을 상기 조성이나 냉간 압연 후의 조질 처리에 의해 나눠 만들고, 실온에 100일간 유지(실온 시효)한 후의 기계적인 특성 및 이너 패널에 요구되는 특성을 측정, 평가했다. 이 이너 패널에 요구되는 특성이란, 베이킹한 후의 0.2% 내력(BH성)이나 판의 취급성(표 2에서는 간단히 취급성으로 표시)이나 프레스 성형성이다. 또한, 이들 베이킹 후의 내력값으로부터 HIC값을 구했다.
상기 판의 내력 나눠 만들기는, 표 1에 나타내는 조성의 6000계 알루미늄 합금 냉연판의 표 2에 나타내는 바와 같이 열처리 조건(조질 조건)을 변경하여 행했다. 즉, 표 2에 나타내는 바와 같이, 상기한 케이스 1 및 2의 열처리 패턴의 온도(℃) 및 시간(시간, h)의 조건을 여러 가지로 변경하여 행했다. 케이스 1의 냉연판의 열처리는 배치 노에 의해 행하고, 열처리 후에 다시 냉간 압연을 실시하여 자동차 후드 이너 패널의 소재 6000계 알루미늄 합금판으로 했다. 케이스 2의 냉연판의 열처리는 연속처리 노에 의해 행하고, 열처리 후의 냉간 압연은 실시하지 않고서 그대로 자동차 후드 이너 패널의 소재 6000계 알루미늄 합금판으로 했다.
한편, 표 1 중의 각 원소의 함유량 표시에 있어서 각 원소에서의 수치를 「-」로 표시하고 있는 것은, 그의 함유량이 검출 한계 이하인 것을 나타낸다.
알루미늄 합금 냉연판의 구체적인 제조 조건은 각 예 모두 공통되게 이하와 같이 했다. 표 1에 나타내는 각 조성의 알루미늄 합금 주괴를 DC 주조법에 의해 공통되게 용제했다. 이때, 각 예 모두 공통되게, 주조 시의 평균 냉각 속도에 대하여, 액상선 온도로부터 고상선 온도까지를 50℃/분으로 했다. 계속해서, 주괴를 각 예 모두 공통되게 550℃×5시간 균열 처리한 후, 열간 조압연을 개시했다. 그리고, 각 예 모두 공통되게, 계속되는 마무리 압연에 의해 두께 3.5mm까지 열연하여 열간 압연판(코일)으로 했다. 열간 압연 후의 알루미늄 합금판을, 상기 냉간 압연 전 또는 냉간 압연 패스 사이의 중간 소둔을 실시하지 않고 가공률 70%의 냉간 압연을 행하여, 각 예 모두 공통되게 두께 1.0mm의 냉연판(코일)으로 했다.
각 예 모두 공통되게, 이 냉연판을 실온에 100일간 유지(실온 시효)하고 나서, 각각 공시판(블랭크)을 잘라내어, 후술하는 조건에서 기계적인 특성을 측정, 평가했다. 또한, 상기 실온 시효 후의 각 공시판에 2%의 예비변형을 부여한 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리를 실시하고, 이 베이킹 후의 0.2% 내력(BH성), 판의 취급성, 프레스 성형성을 이너 패널 요구 특성으로서 후술하는 조건에서 각각 측정, 평가했다.
또한, 후드 이너 패널을 대표하는 HIC값을 해석, 평가했다. 이를 위해, 이들의 베이킹 후의 내력값으로부터 상기 수학식 1의 관계식으로 FEM 해석에 의해 주어지는 두부 상해값(HIC값)을, 자동차 후드 아우터 패널이나 상기 보강재의 조건을 포함해서, 상기한 도 1 및 2에서 설명한 해석 조건 및 해석 방법에 의해, 후드 이너 패널의 상기 스트라이크 리인포스먼트 상의 중앙부를 타격점으로 하여 구했다.
기계적 특성:
각 공시판의 7일간 실온 시효 후의 기계적 특성으로서는, 인장 강도(As 인장 강도), 0.2% 내력(As 내력) 및 전체 신도(As 전체 신도)를 인장 시험에 의해 구했다. 또한, 이들 각 공시판을 각각 공통되게 100일간 실온 시효 후의 상기 베이킹 후 공시판의 0.2% 내력(BH 후 내력)도 동일한 인장 시험에 의해 구했다.
상기 인장 시험은, 상기 각 공시판으로부터 각각 JISZ2201의 5호 시험편(25mm × 50mm GL × 판 두께)을 채취하여, 실온에서 인장 시험을 행했다. 이때의 시험편의 인장 방향을 압연 방향의 직각 방향으로 했다. 인장 속도는, 0.2% 내력까지는 5mm/분, 내력 이후는 20mm/분으로 했다. 기계적 특성 측정의 N수는 5로 하여, 각각 평균값으로 산출했다. 한편, 상기 베이크 하드닝(소부 경화) 후의 내력 측정용 시험편으로의 판의 프레스 성형을 모의한 2%의 예비변형은, 이 인장 시험기에 의해 부여하고, 그 후 상기 BH 처리를 행했다.
취급성:
취급성은, 판을 프레스기에 투입할 때의 취급 시를 모의한 조건에서 행했다. 즉, 상기 실온 시효 후의 각 공시판으로부터 500mm×500mm의 시험편을 잘라내어, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상방으로 선단이 향한 직경 101.6mm의 구상 장출(張出) 펀치 상방 중, 펀치 정점으로부터의 거리가 100mm인 상방 위치에 시험편의 중심이 오도록 수평으로 유지했다. 그리고, 이 위치로부터 시험편을 대략 수평으로 자유 낙하시켜 펀치에 충돌시켜, 시험편에 영구 변형(變形, 歪)이 생기는지 여부를 시험했다. 3매의 시험편에 대하여 마찬가지의 시험을 행하여, 육안으로 명확한 영구 변형이 3매 모두 생긴 것을 ×, 경미한 영구 변형이 1매라도 생긴 것을 △, 3매 모두 영구 변형이 생기지 않은 것을 ○로 평가했다.
성형성:
상기 공시판의 성형성으로서는, 장출 성형성 평가를 위한 깨짐 한계 높이(LDH0)를 시험했다. 이 시험은, 상기 공시판을 길이 180mm 및 폭 110mm의 시험편으로 자르고, 직경 101.6mm의 구상 장출 펀치를 이용하고 윤활제로서 R-303P를 이용하여, 주름 누름 압력 200kN, 펀치 속도 4mm/S로 장출 성형하여, 시험편이 깨질 때의 높이(mm)를 구했다. 각 샘플에 대하여 3회의 시험을 행하여, 그의 평균값을 채용했다. 이 깨짐 한계 높이가 클수록 장출 성형성이 우수한 것을 의미하며, 상기 도 1 등의 자동차 후드 이너 패널에 요구되는 장출 성형성을 만족하기 위해서는 25mm 이상이면 좋다.
표 1의 합금 번호 1∼4를 이용한 표 2의 번호 1∼10의 각 발명예는, 본 발명성분 조성 범위 내에서, 또한 바람직한 조건 범위에서 제조, 열처리를 행하고 있다. 이 때문에, 이들 각 발명예는, 표 2에 나타내는 바와 같이, 저내력이면서, 이너 패널로서의 다른 요구 특성인 취급성, 성형성 등을 만족시킨 뒤에, HIC값을 만족시키고 있다. 즉, 2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 특성으로서, 0.2% 내력이 80∼160MPa이고, 또한 성형된 자동차 후드 이너 패널로서의 상기 FEM 해석에 의해 주어지는 HIC값이 1000mm/s2 이하로 되고 있다.
특히, 표 2의 번호 1∼6의 각 발명예는 상기 케이스 1의 열처리, 냉간 가공을 실시하고 있어, 0.2% 내력이 110MPa 이하로 더 낮고, 인장 강도와 0.2% 내력의 차도 70MPa 이하로 낮아, HIC값을 900mm/s2 이하로 낮게 할 수 있었다. 한편, 상기 케이스 2의 열처리를 실시한 표 2의 번호 7∼10의 각 발명예는, 0.2% 내력이 160MPa 이하이고, HIC값도 1000mm/s2 이하이기는 하지만, 발명예 1∼6보다도 높고, 인장 강도와 0.2% 내력의 차도 100MPa 이상으로 높아지고 있다. 또한, 동일한 정도의 베이킹 후 내력인 발명예끼리를 비교한 경우(예를 들면 발명예 2와 5끼리 또는 발명예 2와 6끼리 등), 인장 강도와 내력의 차가 큰 발명예 쪽이, 이 차가 작은 발명예보다도 HIC값의 저감 효과가 큼을 알 수 있다.
이에 대하여, 표 2의 비교예 22∼25는, 표 1의 발명 합금예 2를 이용하고 있다. 그러나, 이들 각 비교예는, 표 2에 나타내는 바와 같이, 냉간 압연 후의 열처리가 바람직한 조건을 벗어나고 있다. 그 결과, 비교예 25는 상기한 도 3과 같이, 베이킹 후의 0.2% 내력이 173MPa로 지나치게 높고, 상기 FEM 해석에 의해 주어지는 HIC값이 1000mm/s2를 초과하고 있다. 또한, 비교예 22∼24는 0.2% 내력이 110MPa 이하이고, 상기 FEM 해석에 의해 주어지는 HIC값이 1000mm/s2 이하이지만, 이너 패널로서의 다른 요구 특성을 만족시키고 있지 않다.
비교예 22는 열처리 후의 냉간 압연율이 지나치게 낮아, 베이킹 전의 0.2% 내력이 50MPa 미만으로 지나치게 낮고, 취급성이 지나치게 낮다.
비교예 23은 열처리 후의 냉간 압연율이 지나치게 높아, 성형성이 지나치게 낮다.
비교예 24는 열처리 온도가 지나치게 낮아, 베이킹 전의 0.2% 내력이 50MPa 미만으로 지나치게 낮고, 취급성이 지나치게 낮다.
비교예 25는 열처리 온도가 지나치게 높아, 통상의 용체화 처리와 동일해져, 베이킹 후의 0.2% 내력이 지나치게 높고, 상기 FEM 해석에 의해 주어지는 HIC값이 1000mm/s2를 초과하고 있다.
표 2의 비교예 11∼21은, 상기 냉간 압연 후의 열처리 조건을 포함해서 바람직한 범위에서 제조하고 있지만, 표 1의 합금 번호 5∼15를 이용하고 있고, 필수 원소인 Mg 또는 Si의 함유량이 각각 본 발명 범위를 벗어나고 있거나, 또는 불순물 원소량이 지나치게 많다. 이 때문에, 이들 비교예 11∼21은, 표 2에 나타내는 바와 같이, 2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 특성으로서, 0.2% 내력이 100MPa 이하로 되고 있고, 또한 상기 FEM 해석에 의해 주어지는 HIC값이 1000mm/s2 이하로 되고 있다. 그러나, 이너 패널로서의 다른 요구 특성인 취급성, 성형성 등을 만족시키고 있지 않다.
비교예 11은 표 1의 합금 5로, Si가 지나치게 적어, 베이킹 전의 0.2% 내력이 50MPa 미만으로 지나치게 낮고, 취급성이 지나치게 낮다.
비교예 12는 표 1의 합금 6으로, Si가 지나치게 많아, 성형성이 뒤떨어진다. 비교예 13은 표 1의 합금 7로, Fe가 지나치게 많다.
비교예 14는 표 1의 합금 8로, Cu가 지나치게 많다.
비교예 15는 표 1의 합금 9로, Mn이 지나치게 많다.
이 때문에, 이들 비교예 12∼15는 성형성이 뒤떨어진다.
비교예 16은 표 1의 합금 10으로, Mg가 지나치게 적어, 베이킹 전의 0.2% 내력이 50MPa 미만으로 지나치게 낮고, 취급성이 지나치게 낮다.
비교예 17은 표 1의 합금 11로, Mg가 지나치게 많아, 성형성이 뒤떨어진다.
비교예 18은 표 1의 합금 12로, Cr이 지나치게 많다.
비교예 19는 표 1의 합금 13으로, Zn이 지나치게 많다.
비교예 20은 표 1의 합금 14로, Zr이 지나치게 많다.
비교예 21은 표 1의 합금 15로, Ti가 지나치게 많다.
이 때문에, 이들 비교예 18∼21은 성형성이 뒤떨어진다.
따라서, 이상의 실시예의 결과로부터, 본 발명에서 규정하는 조성, 내력, 및 인장 강도와 0.2% 내력의 차의, HIC값 등의 이너 패널로서의 보행자 보호성과 성형성, 취급성 등의 요구 특성을 겸비시키기 위한 의의가 뒷받침된다. 또한, 이 HIC값을 만족하기 위한 바람직한 제조 방법의 의의도 뒷받침된다.
Figure 112013019560425-pat00002
Figure 112015094517736-pat00009
본 발명에 의하면, 보행자(두부) 충돌 시의 충격 흡수 성능이 우수하고, 자동차의 후드 이너 패널로서의 다른 요구 특성도 겸비할 수 있는 6000계 알루미늄 합금판을 제공할 수 있다. 나아가, 이 알루미늄 합금판의 제조 방법, 이 알루미늄 합금판을 이용한 자동차 후드, 보행자 보호 방법 등도 아울러 제공할 수 있다. 이 결과, 자동차의 후드에 경량인 6000계 알루미늄 합금판의 적용을 확대할 수 있다.

Claims (7)

  1. 질량%로 Si: 0.4∼1.5%, Mg: 0.2∼1.0%를 포함하고, 잔부가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Al-Mg-Si계 알루미늄 합금판으로서,
    상기 알루미늄 합금판은, 알루미늄 합금 주괴를 주조 후에 균질화 열처리하고, 열간 압연한 열연판에 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하고,
    상기 냉연판을 300∼450℃에서 1∼50시간 유지하는 열처리를 실시한 후에 다시 냉간 압연율 0.3∼5%의 냉간 압연을 실시하여 제조되는 것이며,
    2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 이 알루미늄 합금판의 특성으로서, 0.2% 내력이 80∼160MPa이고, 또한 성형된 자동차 후드 이너 패널로서의, 하기 수학식 1의 관계식으로, 유한 요소법(Finite Element Method; FEM) 해석에 의해 구해지는 두부 상해 기준값(HIC값)이 1000mm/s2 이하인
    것을 특징으로 하는 자동차 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판.
    [수학식 1]
    Figure 112015094517736-pat00008

    여기서, a는 두부 중심에서의 3축 합성 가속도(단위는 G)이고, t1, t2는 0 < t1 < t2로 되는 시간 t이고 HIC값이 최대로 되는 시간이며, 계산 시간(t2-t1)은 15msec 이하로 정해져 있다.
  2. 질량%로 Si: 0.4∼1.5%, Mg: 0.2∼1.0%를 포함하고, 잔부가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Al-Mg-Si계 알루미늄 합금판으로서,
    상기 알루미늄 합금판은, 알루미늄 합금 주괴를 주조 후에 균질화 열처리하고, 열간 압연한 열연판에 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하고,
    상기 냉연판을 450℃ 이상 500℃ 미만에서 0∼60초 유지하는 열처리를 실시하고 냉간 압연은 실시하지 않고서 제조되는 것이며,
    2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 이 알루미늄 합금판의 특성으로서, 0.2% 내력이 80∼160MPa이고, 또한 성형된 자동차 후드 이너 패널로서의, 하기 수학식 1의 관계식으로, 유한 요소법(Finite Element Method; FEM) 해석에 의해 구해지는 두부 상해 기준값(HIC값)이 1000mm/s2 이하인
    것을 특징으로 하는 자동차 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판.
    [수학식 1]
    Figure 112015094517736-pat00010

    여기서, a는 두부 중심에서의 3축 합성 가속도(단위는 G)이고, t1, t2는 0 < t1 < t2로 되는 시간 t이고 HIC값이 최대로 되는 시간이며, 계산 시간(t2-t1)은 15msec 이하로 정해져 있다.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금판의 인장 강도와 0.2% 내력의 차가 70MPa 이하인 자동차 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    질량%로 상기 불가피적 불순물 중, Fe: 0.5% 이하(단, 0%를 포함함), Zn: 0.5% 이하(단, 0%를 포함함), Cu: 1.0% 이하(단, 0%를 포함함), Mn: 0.5% 이하(단, 0%를 포함함), Cr: 0.5% 이하(단, 0%를 포함함), Zr: 0.3% 이하(단, 0%를 포함함), Ti: 0.1% 이하(단, 0%를 포함함)로 각각 규제한 자동차 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판.
  5. 질량%로 Si: 0.4∼1.5%, Mg: 0.2∼1.0%를 포함하고, 잔부가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Al-Mg-Si계 알루미늄 합금판으로서, 2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 이 알루미늄 합금판의 특성으로서, 0.2% 내력이 80∼160MPa이고, 또한 성형된 자동차 후드 이너 패널로서의, 하기 수학식 1의 관계식으로, 유한 요소법(Finite Element Method; FEM) 해석에 의해 구해지는 두부 상해 기준값(HIC값)이 1000mm/s2 이하인 자동차 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판의 제조방법으로서,
    상기 합금 성분 조성의 알루미늄 합금 주괴를 주조 후에 균질화 열처리하고, 열간 압연한 열연판에 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하고,
    상기 냉연판을 300∼450℃에서 1∼50시간 유지하는 열처리를 실시한 후에 다시 냉간 압연율 0.3∼5%의 냉간 압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 자동차 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판의 제조방법.
    [수학식 1]
    Figure 112015094517736-pat00011

    여기서, a는 두부 중심에서의 3축 합성 가속도(단위는 G)이고, t1, t2는 0 < t1 < t2로 되는 시간 t이고 HIC값이 최대로 되는 시간이며, 계산 시간(t2-t1)은 15msec 이하로 정해져 있다.
  6. 질량%로 Si: 0.4∼1.5%, Mg: 0.2∼1.0%를 포함하고, 잔부가 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 Al-Mg-Si계 알루미늄 합금판으로서, 2%의 예비변형 부여 후에 170℃×20분의 인공 시효 경화 처리한 후의 이 알루미늄 합금판의 특성으로서, 0.2% 내력이 80∼160MPa이고, 또한 성형된 자동차 후드 이너 패널로서의, 하기 수학식 1의 관계식으로, 유한 요소법(Finite Element Method; FEM) 해석에 의해 구해지는 두부 상해 기준값(HIC값)이 1000mm/s2 이하인 자동차 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판의 제조방법으로서,
    상기 합금 성분 조성의 알루미늄 합금 주괴를 주조 후에 균질화 열처리하고, 열간 압연한 열연판에 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하고,
    상기 냉연판을 450℃ 이상 500℃ 미만에서 0∼60초 유지하는 열처리를 실시하고 냉간 압연은 실시하지 않는 것을 특징으로 하는 자동차 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판의 제조방법.
    [수학식 1]
    Figure 112015094517736-pat00012

    여기서, a는 두부 중심에서의 3축 합성 가속도(단위는 G)이고, t1, t2는 0 < t1 < t2로 되는 시간 t이고 HIC값이 최대로 되는 시간이며, 계산 시간(t2-t1)은 15msec 이하로 정해져 있다.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    질량%로 상기 불가피적 불순물 중, Fe: 0.5% 이하(단, 0%를 포함함), Zn: 0.5% 이하(단, 0%를 포함함), Cu: 1.0% 이하(단, 0%를 포함함), Mn: 0.5% 이하(단, 0%를 포함함), Cr: 0.5% 이하(단, 0%를 포함함), Zr: 0.3% 이하(단, 0%를 포함함), Ti: 0.1% 이하(단, 0%를 포함함)로 각각 규제한 자동차 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판의 제조방법.
KR1020130023793A 2012-03-07 2013-03-06 자동차의 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판 KR101621592B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2012-050613 2012-03-07
JP2012050613A JP5814834B2 (ja) 2012-03-07 2012-03-07 自動車のフードインナパネル用アルミニウム合金板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130102493A KR20130102493A (ko) 2013-09-17
KR101621592B1 true KR101621592B1 (ko) 2016-05-31

Family

ID=49131441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130023793A KR101621592B1 (ko) 2012-03-07 2013-03-06 자동차의 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5814834B2 (ko)
KR (1) KR101621592B1 (ko)
CN (2) CN103305727A (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103484796B (zh) * 2013-09-30 2017-01-11 龙口市大川活塞有限公司 一种发动机活塞材料的加工工艺
JP6258108B2 (ja) * 2014-04-09 2018-01-10 株式会社神戸製鋼所 車輌用フード
CN104451276A (zh) * 2014-12-31 2015-03-25 东莞市东兴铝业有限公司 一种提高深冲压铝合金材料及其制备方法和应用
JP2016141842A (ja) * 2015-02-02 2016-08-08 株式会社神戸製鋼所 高強度アルミニウム合金板
JP2016141843A (ja) * 2015-02-02 2016-08-08 株式会社神戸製鋼所 高強度アルミニウム合金板
DE102016001229A1 (de) * 2016-02-04 2017-08-10 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Blechwerkstück
EP3312301A1 (en) * 2016-10-20 2018-04-25 Constellium Singen GmbH Thermomechanical ageing for 6xxx extrusions
CN109501869A (zh) * 2018-10-23 2019-03-22 中国第汽车股份有限公司 一种乘用车铝合金发动机罩
CN111041294B9 (zh) * 2019-12-31 2021-03-12 辽宁忠旺集团有限公司 具有高长期热稳定性的6系低合金成分及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008024964A (ja) 2006-07-18 2008-02-07 Nippon Light Metal Co Ltd 高強度アルミニウム合金板およびその製造方法
JP2010095739A (ja) 2008-10-14 2010-04-30 Nippon Light Metal Co Ltd 耐熱性および成形性に優れたアルミニウム合金板およびその製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11350058A (ja) * 1998-06-12 1999-12-21 Shinko Alcoa Yuso Kizai Kk 成形性及び焼き付け硬化性に優れるアルミニウム合金板及びその製造方法
JP2000160310A (ja) * 1998-11-25 2000-06-13 Shinko Arukoa Yuso Kizai Kk 常温時効性を抑制したアルミニウム合金板の製造方法
JP3563323B2 (ja) * 2000-04-13 2004-09-08 日産自動車株式会社 耐糸錆び性に優れたアルミニウム合金板およびその製造方法
JP4017059B2 (ja) * 2000-05-11 2007-12-05 Ｙｋｋ Ａｐ株式会社 曲げ加工性に優れたアルミニウム押出形材の製造方法
JP4708555B2 (ja) * 2000-12-13 2011-06-22 株式会社神戸製鋼所 成形性と平坦度に優れたアルミニウム合金圧延薄板の連続溶体化焼き入れ処理方法
JP4202894B2 (ja) * 2003-11-12 2008-12-24 株式会社神戸製鋼所 Ｍｇ含有Ａｌ合金
JP4200086B2 (ja) * 2003-12-09 2008-12-24 古河スカイ株式会社 成形加工用アルミニウム合金板およびその製造方法
JP2006257505A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Kobe Steel Ltd 伸びフランジ性に優れたアルミニウム合金板
EP2156945A1 (en) * 2008-08-13 2010-02-24 Novelis Inc. Clad automotive sheet product
JP5323673B2 (ja) * 2009-12-28 2013-10-23 株式会社神戸製鋼所 ヒートインシュレータ用アルミニウム合金板およびその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008024964A (ja) 2006-07-18 2008-02-07 Nippon Light Metal Co Ltd 高強度アルミニウム合金板およびその製造方法
JP2010095739A (ja) 2008-10-14 2010-04-30 Nippon Light Metal Co Ltd 耐熱性および成形性に優れたアルミニウム合金板およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5814834B2 (ja) 2015-11-17
JP2013185198A (ja) 2013-09-19
CN103305727A (zh) 2013-09-18
KR20130102493A (ko) 2013-09-17
CN104674077A (zh) 2015-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101621592B1 (ko) 자동차의 후드 이너 패널용 알루미늄 합금판
US9731772B2 (en) Automobile body part
JP4977281B2 (ja) 衝撃吸収性及び耐応力腐食割れ性に優れた高強度アルミニウム合金押出材及びその製造方法
JP5366748B2 (ja) 曲げ圧壊性と耐食性に優れたアルミニウム合金押出材
CN107709590B (zh) 具有高机械强度的用于机动车辆车身的金属板
US10773756B2 (en) Structural component of a motor vehicle shell
KR20170072332A (ko) 알루미늄 합금 제품 및 제조 방법
JP2019026897A (ja) 構造部材用アルミニウム合金板およびアルミニウム合金構造部材の製造方法
US20210180160A1 (en) Aluminum alloy sheet for automotive structural member, automotive structural member, and method for manufacturing aluminum alloy sheet for automotive structural member
JP5473718B2 (ja) 曲げ圧壊性と耐食性に優れたアルミニウム合金押出材
KR20180089475A (ko) 차체를 위한 고강성 시트
JP2011074470A (ja) 曲げ圧壊性と耐食性に優れたアルミニウム合金押出材
US11649536B2 (en) Method for manufacturing a structure component for a motor vehicle body
JP5946425B2 (ja) アルミニウムの合金押出材の製造方法
CN108884524B (zh) 铝合金板和铝合金板的制造方法
JP5288671B2 (ja) プレス加工性に優れたＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金押出材
KR20220113793A (ko) 자동차 차체용 구조 컴포넌트를 제조하기 위한 개선된 방법
JP4052641B2 (ja) 衝撃吸収特性に優れ、かつ良好な焼き入れ性と押出性を有するアルミニウム合金及びその製造方法
JP4588338B2 (ja) 曲げ加工性とプレス成形性に優れたアルミニウム合金板
JP2017179469A (ja) アルミニウム合金板およびアルミニウム合金構造部材
JP4035465B2 (ja) 高速超塑性成形用Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金板
JP3704396B2 (ja) 衝撃吸収性能に優れるアルミニウム合金製自動車ボディー部材
JP4611543B2 (ja) 自動車のフレーム構造におけるエネルギー吸収部材
JP2017133044A (ja) アルミニウム合金板およびアルミニウム合金構造部材

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190417

Year of fee payment: 4