KR102193290B1 - 상이한 강도의 2개 이상의 영역을 갖는 차량 부품을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 보호 층 및 상이한 강도의 2개 이상의 영역을 갖는 차량 부품(14)을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 프리코팅된 블랭크(2), 특히 경화될 수 있는 스틸 합금으로 제조된 사전절단된 블랭크를 제공하는 단계, AC1 온도 이상, 바람직하게는 AC3 온도 이상의 가열 온도로 균질하게 가열하는 단계, 프리코팅이 블랭크(2)에 알로잉되도록(alloy) 가열 온도를 유지하는 단계, 450 °C 내지 700 °C의 중간냉각 온도로 알로잉된 블랭크(2)를 균질하게 중간냉각하고, 제1 유형의 영역(10)에서 AC3 온도로 중간냉각 온도로부터 블랭크(2)를 부분적으로 가열하며, 중간냉각 온도로 제2 유형의 영역(11)을 유지시키는 단계, 차량 부품(14)을 제조하기 위하여 부분적으로 템퍼링된 블랭크(12)를 고온 성형하고 프레스 경화시키는 단계 - 1400 MPa 초과의 인장 강도가 제1 유형의 영역(10)에 형성되고 1050 MPa 미만의 인장 강도가 제2 유형의 영역(11)에 형성되고 제1 유형의 영역과 제2 유형의 영역 사이에 전이 영역(19)이 형성됨 - 를 포함한다.

Description

상이한 강도의 2개 이상의 영역을 갖는 차량 부품을 제조하기 위한 방법
본 발명은 제1항의 특징에 따른 보호 층 및 상이한 강도의 2개 이상의 영역을 갖는 차량 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
종래 기술로부터 판금 성형에 의해 차량 부품을 제조하는 것이 공지되어 있다. 한편으로, 외부 스킨, 예를 들어 엔진 후드 또는 루프 스킨을 포함하는 시트 금속 부품이 제조된다. 그러나 모노코크 본체의 경우, 차량의 구조적 부품도 또한 제조된다. 이러한 구조적 부품은 특히 차량 필러, 루프 레일, 실(sill), 크로스 부재 또는 종방향 부재뿐만 아니라 차량의 본체에 내장된 다른 구조적 부품이다.
차량 본체 자체에 대한 증가된 안전 요구 사항 및 더 낮은 연료 소비 및 보다 낮은 CO2 방출에 대한 법적인 요구 사항을 따라, 종래 기술로부터 공지된 고온 성형 및 프레스 경화 기술이 잘 확립되었다. 이 목적을 위해 경화될 수 있는 스틸 합금으로 제조된 시트 금속 부품은 먼저 AC3 초과의 온도로 가열되어 재료 구조가 오스테나이트화된다. 이 가온 상태에서 블랭크가 형성되고, 성형이 완료되면 신속히 냉각되어 재료 구조가 경화된다. 특히, 마르텐사이트가 형성된다.
결과적으로, 부품의 중량을 감소시키면서 동시에 적어도 일정하거나 더 높은 강도를 갖는 보다 얇은 벽 두께를 갖는 부품을 제조하는 것이 가능하다. 또한, 독일 특허 제102 08 216 C1호에 따르면, 프레스 성형 공정 중에 이르게 상이한 강도의 영역을 갖는 부품을 제조하는 것이 공지되어 있다.
그러나, 경화될 수 있는 스틸 합금으로 제조된 부품은 또한 부식에 취약하기 때문에, 고온 성형 및 프레스 경화된 부품에 보호 층 또는 코팅으로 공지된 부식 방지 층을 제공하는 것이 종래 기술로부터 공지되어 있다.
본 발명의 목적은 선택적인 방식으로 상이한 강도의 예리하게 형성된 영역을 가지며 부식 방지 보호를 나타내는 차량 부품을 비용 효율적인 방식으로 제조하기 위한 방법을 제공한다.
전술된 목적은 청구항 제1항에 개시된 특징에 따른 방법에 의해 본 발명에 따라서 구현된다.
본 발명의 선호되는 실시예는 종속항에 기재된다.
부식 방지 층 및 상이한 강도의 2개 이상의 영역을 갖는 차량 부품을 제조하기 위한 방법은
프리코팅된 블랭크, 특히 경화될 수 있는 스틸 합금으로 제조된 사전절단된 블랭크를 제공하는 단계,
AC1 온도 이상, 바람직하게는 AC3 온도 이상의 가열 온도로 균질하게 가열하는 단계,
프리코팅이 블랭크에 알로잉되도록(alloy) 가열 온도를 유지하는 단계,
450 °C 내지 700 °C의 중간냉각 온도로 알로잉된 블랭크를 균질하게 중간냉각하고, 제1 유형의 영역에서 AC3 온도로 중간냉각 온도로부터 블랭크를 부분적으로 가열하며, 중간냉각 온도로 제2 유형의 영역을 유지시키는 단계,
차량 부품(14)을 제조하기 위하여 부분적으로 템퍼링된 블랭크를 고온 성형하고 프레스 경화시키는 단계 - 1400 MPa 초과의 인장 강도가 제1 유형의 영역에 형성되고 1050 MPa 미만의 인장 강도가 제2 유형의 영역에 형성되고 제1 유형의 영역과 제2 유형의 영역 사이에 전이 영역이 형성됨 - 를 포함한다.
따라서, 방법의 제1 단계는 경화될 수 있는 스틸 합금으로 제조되는 프리코팅된 개시 재료를 제공하는 데 있다. 이 경우에, 상기 경화가능한 스틸 합금은 코일로부터 풀려지고 블랭크 내로 단일화되거나 또는 직접 사전절단된 스틸 재료일 수 있다. 이 경우, 사전절단 블랭크는 고온 성형 이후에 부품이 나타내고 최종 윤곽에 근접하는 대략적으로 트리밍을 갖는다.
이 개시 재료는 프리코팅된다. 이 경우에, 특히 코팅은 알루미늄 실리콘 코팅이다. 경화될 수 있는 스틸 합금은 바람직하게는 붕소-망간 스틸이다.
그 뒤, 이 지점에서 개시 재료는 AC1 온도 이상, 바람직하게는 경화될 수 있는 스틸 합금의 철탄 다이어그램(iron carbon diagram)의 AC3 온도 이상의 가열 온도로 가열된다. 게다가, 이 가열 온도는 바람직하게는 일정 기간, 특히 90초 내지 300초 동안 유지된다. 이 경우에, 블랭크와 프리코팅의 알로잉(alloying)이 수행된다. 이는 또한 블랭크의 표면 내로의 프리코팅의 확산으로 지칭된다. 코팅은 바람직하게는 20 mm 내지 40 mm의 층 두께를 갖는다. 특히, 개별 금속간 상이 형성된다. 가열 온도로의 균질한 가열이 특히 연속 노 내에서 수행된다.
일단 가열 온도에 도달하고, 특히 가열 온도의 유지 단계가 완료되면, 중간냉각 온도로의 프리코팅과 알로잉된 블랭크의 균질한 중간냉각이 수행된다. 중간냉각 온도는 바람직하게는 450 ℃ 내지 700 ℃이지만, 적어도 가열 온도보다 낮고, 특히 바람직하게는 AC1 미만이다. 바람직하게는 중간냉각 온도 +/- 50 ℃도 유지 시간 동안 유지된다. 중간냉각으로 인해, 특히 중간냉각의 온도 범위로 인해, 하나 이상의 재료 구조를 목표된 방식으로 생성하는 것이 가능하다. 중간냉각으로 인해, 특히 중간냉각의 온도 범위로 인해, 하나 이상의 재료 구조를 목표된 방식으로 제조하는 것이 가능하다. 중간냉각 온도가 약 500 ℃에서 선택되면 재료 구조는 주로 켄칭 경호 후 750MPa 내지 1050MPa의 인장 강도를 갖는 베이나이트로 변형된다. 중간냉각 온도가 약 600 ℃에서 선택되면, 약 500MPa에서 최대 750MPa의 인장 강도를 갖는 우세한 페라이트/펄라이트 미세 구조가 켄칭 경화 후 형성된다. 예를 들어, 베이나이트 재료 구조를 제조하기 위해, 블랭크는 3 내지 15 ℃/초의 냉각 속도로 약 500 ℃의 중간냉각 온도로 냉각된다. 후속 유지 시간은 바람직하게는 30 초 내지 90 초이다. 페라이트/펄라이트 재료 구조를 얻기 위해, 블랭크는 초당 3 내지 15 ℃의 냉각 속도로 약 600 ℃의 온도로 냉각되고; 이 중간냉각 온도도 30 초 내지 90 초간 유지된다.
차량 부품의 영역들이 상이한 강도를 나타내고, 특히 1300 MPa 초과, 특히 1400 MPa 초과, 더욱 바람직하게는 1550 MPa 초과의 인장 강도를 갖는 고강도 또는 초고강도 특성을 나타내도록, 균질하게 중간냉각되고 알로잉된 블랭크가 제1 유형의 영역, 이에 따라 특정 영역에서 적어도 AC3 온도로 중간냉각 온도 +/- 50 °C로부터 부분적으로 가열된다. 나머지 영역은 실질적으로 중간냉각 온도 +/- 50 °로 유지되는 제2 유형의 영역으로 불린다. 적어도 AC3 온도, 바람직하게는 930 ℃ 내지 980 ℃로 제1 유형의 영역을 가열하는 것은 바람직하게는 제1 유형의 영역이 완전히 오스테나이트화되는 방식으로 수행된다. 제1 유형의 영역의 이러한 가열이 적어도 AC3 온도까지 수행되면, 영역에서 상이한 방식으로 부분적으로 템퍼링되는 블랭크는 고온 성형 및 프레스 경화 공구로 이송되고, 이 템퍼링된 상태에서 고온 성형되고 그 뒤 프레스 경화된다. 이러한 방식으로, 1400 MPa 초과, 바람직하게는 1550 MPa 초과의 인장 강도가 제1 유형의 영역에서 생성되고 1050 MPa 미만의 인장 강도 Rm이 제2 유형의 영역에서 생성된다.
본 발명에 따라서, 또한 제1 유형의 영역과 제2 유형의 영역 사이의 전이 영역이 50 mm 미만의 폭을 갖는다. 특히, 이 폭은 특히 짧은 시간, 특히 30 ℃/초 초과의 가열 속도에서 적어도 AC3 온도까지 제1 유형의 영역의 부분 가열을 수행함으로써 달성될 수 있다. 가열 시간은 바람직하게는 20 초 미만, 특히 15 초 미만, 보다 바람직하게는 10 초 미만이다. 제1 유형의 영역에서 제2 유형의 영역까지 블랭크에서 발생하는 열전도는 시간의 간략성으로 인해서 작은 정도만 발생하기 때문에 매끄럽게 형성된 전이 영역이 후속 고온 성형 및 프레스 경화를 이용하여 수행된다. 고온 성형 및 프레스 경화의 사이클 시간은 바람직하게는 약 10 초 내지 20 초, 특히 15 초이다. 더욱이, 특히, 중간냉각의 완료 또는 더욱 구체적으로 중간냉각의 유지 시간의 완료 사이의 비교적 짧은 이송 시간이 구현된다. 바람직하게는 2 초 내지 15 초가 이송 시간으로서 제공된다. 게다가, 특히 바람직하게 수행되는 가열 온도로의 균질한 가열이 연속 노에서 수행된다. 이 목적을 위해 연속 노는 바람직하게는 가열 온도에 도달하여 유지하기 위해 제1 구역을 가져서 프리코팅이 알로잉된다. 연속 노는 선택적으로 이동의 방향으로 다른 것의 뒤에 배치되는 부분 구역을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 구역은 AC3 온도보다 상당히 높은 온도를 가질 수 있어서, 가열 온도에 신속히 도달한다. 예를 들어, 초과 온도는 1,000 ℃ 초과, 특히 1,100 ℃ 초과, 바람직하게는 1,200 ℃ 초과일 수 있다. 이어서, 이 제1 구역은 코팅을 알로잉하기 위한 제2 온도 구역에 의해 이송 방향으로 이어진다. 제2 온도 구역에서의 온도는 바람직하게는 AC3, 또는 AC3 온도 바로 위에, 또는 보다 구체적으로는 +/- 30 ℃이므로, 코팅 합금 및 블랭크는 완전히 오스테나이트화된다.
이 제2 구역은 특히 450 °C 내지 700 °C의 온도로 이송 방향으로 목표화된 균질한 냉각을 위해 제3 구역이 뒤이은다.
바람직하게는, 구역은 열 이형제(thermal release agent)에 의해 서로 분리된다.
선택적으로, 추가적으로 또는 대안으로서, 구역은 이송 방향으로 다른 하나의 뒤에 및/또는 상하로 배치되거나 또는 부분적으로 중첩되는 복수의 유도 장치에 의해 템퍼링된다. 연속 노는 내부 노 분위기 또는 온도를 갖는 버너 노(burner furnace)로서 기본 모드에서 작동될 수 있다. 그 다음 유도 장치는 추가로 적어도 부분적으로 더 높은 온도로 구역을 가열한다.
중간냉각 온도에 대한 균질한 중간냉각 및 필요하다면, 중간냉각 온도의 선택적 유지는 또한 바람직하게는 연속 노에서 수행된다. 이 중간냉각용 연속 노는 바람직하게는 연속 노 모듈로서 설계되며, 특히 가열 온도에 대하여 연속 가열 노에 직접 연결된다.
대안으로서, 중간냉각은 또한 챔버 노에서 수행될 수 있다. 또한, 대안으로 별도의 냉각 스테이션을 사용할 수도 있다. 제3 변형예로서 공기 중에서도 냉각시킬 수 있다. 공기 냉각은 공기 중의 수동 중간냉각으로서 수행될 수 있다. 특히, 공기 중의 수동 중간냉각의 경우, 중간냉각 온도의 활성 유지 단계가 수행된다. 활성은 가열 수단을 사용하는 것을 의미한다. 이 활성 유지 단계는 예를 들어 챔버 노, 다중 레벨 노 또는 심지어 버퍼 노에서 수행될 수 있다. 또한, 균일한 가열 및 균일한 중간냉각을 위해 연속 노 모듈이 사용되며, 냉각 스테이션 또는 냉각 플레이트가 중간냉각을 수행하기 위해 연속 노 모듈에 통합된다.
결과적으로, 본 발명의 방법은 특히 차량용 구조 부품을 제조하기 위하여 사용될 수 있고, 상기 구조 부품은 작은 영역, 스트립-형 및/또는 아이랜드-형 연성 영역, 즉 제2 유형의 영역으로 여겨진다. 이러한 영역은 예를 들어 트리거 스트립 또는 측면 벽 아일랜드가 될 수 있고, 차량이 충돌 시에 특정의 미리정해진 변형 지점이 변형된다. 결합 지점, 특히 2개의 차량 부품을 서로 결합하기 위한 부품의 결합 플랜지는 제2 유형의 영역, 즉 연성 영역으로 형성될 수 있고, 따라서 차량 충돌 및 변형의 경우에 이들 영역에서의 결합 지점이 파열되는 것이 방지되고 이에 따라 연속 조인트를 따른 파열 가능성이 줄어든다.
게다가, 본 발명의 방법에 따라 40 mm 미만, 특히 30 mm 미만, 더욱 바람직하게 25 mm 미만의 전이 영역의 폭이 설정된다. 그 결과, 상이한 강도의 매우 매끄러운(sharply) 영역을 구현할 수 있다.
이와 관련하여, 제2 유형의 영역, 특히 연성 영역은 단지 작은 영역을 덮거나 또는 점유하도록 형성되지만, 바람직하게는 차량 부품의 총 영역에 기초하여 형성된다. 차량 부품의 주요 부분은 경화된 재료 구조, 즉 제1 유형의 영역을 가져야 한다. 바람직하게는 차량 부품의 70 % 초과, 특히 80 % 초과, 보다 바람직하게는 90 % 초과가 제1 유형의 영역을 포함한다.
또한, 중간냉각 온도로의 중간냉각은, 특히 바람직하게는 다단계로, 따라서 적어도 2 단계로 수행될 수 있다. 중간냉각의 제1 단계는 냉각 속도가 낮은 제2 단계보다 높은 냉각 속도를 갖는다. 이는 중간냉각의 제1 단계에서 온도가 더 낮아진다는 것을 의미한다. 중간냉각의 제2 단계에서는 더 긴 시간 동안 더 적은 온도가 제거된다. 그 뒤에, 적어도 2 단계의 중간냉각은 중간냉각 온도에서 유지 단계가 뒤이은다.
중간냉각의 구현에 따라, 주로 베이나이트 미세 구조 또는 주로 페라이트/펄라이트 미세 구조가 이러한 방식으로 제조된다. 그러나, 중간냉각을 이용하여 페라이트, 펄라이트 및 베이나이트의 혼합된 구조를 제조할 수 있다.
중간냉각 후에, 부분 가열은 특히 제1 유형의 영역을 접촉 가열함으로써 수행된다. 동시에, 제2 유형의 영역은 특히 실질적으로 중간냉각 온도로 유지된다. 부분 가열은 특히 접촉 가열에 의해 바람직하게 수행된다. 이 목적을 위해, 접촉 플레이트는 알로잉된 블랭크의 표면에 배열된다. 전도, 즉 접촉 플레이트로부터 블랭크 내로의 열전도가 수행된다. 이 목적을 위해 접촉 플레이트는 바람직하게는 AC3 온도 이상인 온도를 갖는다. 접촉 플레이트 자체는 유도, 열 방사, 특히 버너 가열에 의해 가열된다. 또한, 가열 수단, 예를 들어 가열 카트리지 또는 가열 와이어가 접촉 플레이트에 할당될 수 있다. 그러나, 접촉 플레이트 자체가 전기 저항 히터로서 설계될 수 있다. 접촉 플레이트에 전압을 인가함으로써 접촉 플레이트 자체가 가열된다. 접촉 플레이트가 블랭크 상에 배치되면, 열은 접촉 플레이트로부터 블랭크로, 특히 적어도 제1 유형의 오스테나이트화 영역으로 전달된다.
대안으로서, 부분 가열은 적어도 2개의 구역을 갖는 노에서 수행될 수 있다. 또한, 냉각 플레이트 또는 템퍼링 플레이트를 노 내로 통합하거나 블랭크 상에 배치하여 냉각 플레이트가 제2 유형의 영역을 중간냉각 온도로 유지하고, 제1 유형의 영역이 노 내에서 AC3 이상의 온도로 가열될 수 있다. 노는 연속 노로서 설계될 수 있지만 또한 챔버 노, 다-레벨 노 또는 심지어 버퍼 노로 설계될 수 있다.
대안으로서, 제1 유형의 영역이 레이저 방사선에 의해 직접 가열될 수 있다. 이러한 배열은 AC3 초과로 가열되지 않는 제2 유형의 특히 광범위한 영역이 제공될 때 특히 유용하다.
따라서, 본 발명의 방법은 더 연성의 영역, 즉 제2 유형의 영역에서 750 MPa 내지 1050 MPa 사이의 인장 강도를 설정하는 것을 가능하게 하는데, 이는 마르텐사이트 성분을 갖는 베이나이트 미세구조에 대응되는 양태이다. 또한, 페라이트/펄라이트 미세구조 부분에 대응하는 600 MPa 내지 750 MPa 사이의 인장 강도를 더 연성의 영역에 설정할 수 있다.
결과적으로 구조 부품으로서 차량 부품을 제조할 수 있다. 이 부품은 차량 필러, 더욱 바람직하게는 A-필러 또는 B-필러이다. 그러나, 종방향 부재를 제조하는 것도 가능하다. 또한, 레일, 특히 루프 레일 또는 심지어 실(sill)이 제조될 수 있다. 그러나, 차체 부품이 또한 본 발명의 방법으로 제조될 수 있다. 특히, 결합 플랜지, 미리정해진 변형 지점, 결합 영역, 홀 에지, 트리거 스트립 및/또는 측면 벽 아일랜드(side wall island)가 제2 유형의 영역, 즉 더 연성의 영역으로 형성된다.
고온 성형 및 프레스 경화 공구로서 다-폴드 폴링 공구(multi-fold falling tool)를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 특히, 2-폴드 폴링 또는 4-폴드 폴링 공구가 사용될 수 있다. 이는 일 움직임 동안에 2개의 부품이 동시에 형성되고 형성이 완료된 후에 2개의 부품이 동시에 프레스 경화됨을 의미한다. 4-폴드 폴링 공구의 경우에, 4개의 블랭크가 밀폐 움직임 동안에 부품으로 동시에 형성되며, 모두 4개의 부품이 그 후에 프레스 경화된다.
게다가, 특히 바람직하게 2개의 개별 온도 제어 스테이션이 2-폴드 폴링 고온 성형 및 프레스 경화 공구에 대해 사용될 수 있다. AC3 초과로 부분 가열을 위한 부분 가열 스테이션 및 중간냉각을 위한 냉각 스테이션이 온도 제어 스테이션으로 지칭될 수 있다. 이는 2개의 개별 중간냉각 스테이션 및/또는 2개의 개별 가열 스테이션이 2-폴드 폴링 고온 성형 및 프레스 경화 공구에 대해 사용되는 것을 의미한다. 4-폴드 폴링 고온 성형 및 프레스 경화 공구에 대해, 2개의 듀얼 폴링 온도 제어 스테이션, 즉 2개의 2-폴드 폴링 냉각 스테이션 및 2-폴드 폴링 부분 가열 스테이션이 사용될 수 있다.
온도 제어 스테이션은 고온 성형 및 프레스 경화 공구의 프레스 사이클 내에서 바람직하게 작동한다.
도 1은 접촉 가열에 따라 방법을 수행하기 위한 본 발명의 고온 성형 라인을 도시하는 도면.
도 2는 2개의 구역 노 가열에 따른 도 1의 대안의 설계 변형예를 도시하는 도면.
도 3은 전이 영역의 도면.
도 4는 방법을 수행하기 위한 시간-온도 다이어그램.
간단함을 위해 반복 설명을 생략하더라도, 도면에서 동일하거나 유사한 부품들을 위해 동일한 도면부호가 사용된다.
도 1은 본 발명의 방법을 수행하기 위한 본 발명의 고온 성형 라인(1)을 도시한다. 우선, 블랭크(2)가 특히 B-필러 및 사전절단 블랭크(precut blank)의 형태로 제공된다. 이 블랭크는 연속 노(3)를 통과하고, 연속 노(3)의 제1 가열 구역(4)에서 블랭크(2)가 AC1 이상의 온도, 특히 AC3 온도 이상의 온도로 가열된다. 결과적으로, 연속 노(3)의 가열 구역(4)의 단부(5)에서 늦어도 블랭크(2)는 가열 온도를 나타낸다. 그러나, 또한 단부(5)에 도달하기 전에 가열 온도를 나타낼 수 있고, 가열 구역(4)에서 나머지 시간 동안 가열 온도를 유지할 수 있다. 이 경우, 프리코팅은 블랭크(2)에 알로잉되어(alloy), 가열 구역(4)의 단부(5)에서 코팅은 블랭크(2)와 완전히 알로잉된다.
이 가열 구역 뒤에 중간냉각 구역(6)이 이어지며 이 중간냉각 구역에서 블랭크(2)는 450 °C 내지 700 °C의 온도로 냉각되지만 이는 적어도 가열 온도 미만이다. 중간냉각 구역(6)의 단부(7)에서 균질하게 중간냉각된 블랭크(8)가 중간냉각 온도를 나타낸다.
그 뒤에 균질하게 중간냉각된 블랭크(8)는 접촉 가열 스테이션(9)으로 전달되고, 접촉 가열 스테이션(9)을 밀폐함으로써 블랭크(2)는 제1 유형의 영역(10)에서 적어도 AC3의 온도로 접촉 플레이트(9a)와 영역 접촉에 의해 부분적으로 가열된다. 제2 유형의 영역(11)에서, 블랭크(2)는 중간냉각 온도 +/- 50 °C에 대응하는 온도를 갖는다. 특히, 이 온도는 접촉 가열 스테이션(9)의 접촉 플레이트(9a)와 접촉하는 다이렉트 베어링을 갖는 제1 유형의 영역에서 도달된다. 제2 유형의 영역(11)은 접촉 플레이트(9a) 상에 직접 배열되지 않고 즉 리세스(9d)는 절연 공기 간격(9b)으로서 이들 사이에 배열된다. 접촉 플레이트(9a) 자체는 인덕터(inductor)와 같이 가열 수단(9c)에 의해 가열된다. 고온 성형 및 프레스 경화 이후에, 템퍼링된 블랭크(12) 상의 제1 유형의 영역(10)과 제2 유형의 영역(11)은 비교적 낮은 강도를 갖는 제2 유형의 영역(11)과 높은 강도를 갖는 제1 유형의 영역(10)과 동일시된다.
그 뒤에, 부분적으로 템퍼링된 블랭크(12)는 고온 성형 및 프레스 경화 공구(13)에 직접 전달되고 상이한 강도의 2개의 영역을 갖는 차량 부품(14)으로 고온 성형 및 프레스 경화에 의해 형성된다. 여기서 B-필러의 제조가 도시되고, 형성 이후에 사전절단 블랭크가 B-필러의 최종 윤곽에 적합해지며, 형성 공정 이후에, B-필러는 단면이 모자-형 프로파일을 갖는다. 그러나, 본 발명의 방법에 따라 차량의 구조적 부품뿐만 아니라 레일 및 종방향 부재를 제조할 수 있다. 게다가, 도 1은 본 도면에서 도시된 고온 성형 및 프레스 경화 공구(13), 특히 2-폴드 폴링 공구(two-fold falling tool)를 도시한다. 이는 밀폐 움직임에 따라 2개의 부품이 동시에 성형되고 프레스 경화됨을 의미한다. 또한 이는 4-폴드 폴링 공구를 이용하는 것이 선호될 수 있다. 접촉 가열 스테이션(9)은 또한 2-폴드 폴링, 바람직하게는 4-폴드 폴링 방식으로 설계될 수 있다.
도 2는 도 1의 대안의 설계 변형예를 도시하며, 접촉 가열 스테이션(9)에 대조적으로 여기에서 구역 노(zone furnace, 15)가 사용된다. 구역 노(15)는 더 높은 온도, 특히 AC3 온도 이상의 온도를 갖는 제1 구역(16)을 가지며, 더 낮은 온도, +/- 50 °C의 중간냉각 온도에 대응하는 더 낮은 온도를 갖는 제2 구역(17)을 갖는다. 예를 들어, 벌크헤드(18) 또는 이와 유사한 것이 구역 노(15) 내에 배열될 수 있고, 이에 따라 중간냉각 온도인 블랭크(8)가 이에 따라 상이한 영역이 템퍼링된다. 이 경우에, 제1 유형의 영역(10) 및 제2 유형의 영역(11)을 갖는 부분적으로 템퍼링된 블랭크(12)가 제조되며, 이 블랭크는 그 후에 고온성형되고 프레스 경화된다. 구역 노(15)는 2-구역 노일 필요는 없고 또한 제1 유형의 영역(10)과 제2 유형의 영역(11)의 위치의 기하학적 특성에 따라 다중 구역 노로서 설계될 수 있다. 구역 노(15)는 연속 노로서 작동할 수 있다. 그러나, 이는 특히 다중-레벨 노로서 공간 절약을 위해 다중 층으로 설계될 수 있다. 이는 또한 다중 층 연속 노로서 설계될 수 있다. 제1 구역(16)에서, 특히 바람직하게 노는 상당히 더 높은 내부 온도, 특히 1,000 °C초과의 온도를 갖는다.
도 3은 제1 및 제2 유형(10, 11)의 영역 및 두 영역 사이의 전이 영역(19)을 도시한다. 전이 영역(19)은 제1 유형의 영역(10)과 제2 유형의 영역(11) 사이의 폭으로 연장된다. 폭은, 본 발명에 따라, 바람직하게는 50 mm 미만이다. 이 경우, 제2 유형의 영역(11)은 아일랜드 영역(island region) 또는 인랜드 영역(inland region)으로서 설계된다. 결과적으로, 제1 유형의 영역(10)에 의해 완전히 둘러싸인다. 본 발명에 따르면, 제1 유형의 영역(10)은 바람직하게는 1400 MPa초과, 특히 1500 MPa초과의 인장 강도를 갖는다. 인장 강도는 약 2000 MPa로 제한되어야 한다. 그러나, 스틸 합금에 의해 보다 큰 인장 강도를 달성하는 것이 가능하다면, 이는 또한 본 발명의 범위 내에 있다.
도 4는 본 발명의 방법의 순서를 개략적인 형태로 도시하며, 여기서 생성될 온도(T)는 Y 축 상에서 섭씨 온도로 도시되고초 단위의 시간이 X 축에 표시되지만, 불행하게도 축척되지는 않는다. 먼저, 시간(S0)에서 블랭크(2)가 실온에서 제공된다. 그 뒤에 이 블랭크는 연속 노(3)로 보내지고 시간(S1)까지 가열 온도(약 AC3으로 도시됨)로 가열된다. 예로서 도시된 가열 공정은 실제로 선형, 점진, 국소 또는 혼합된 형태일 수 있다. 가열 공정은 직선으로 표시되어 있으며 설명 목적으로만 축적되지 않는다. 가열 시간은 약 300 내지 400초, 특히 320초 내지 380초, 바람직하게는 350 내지 370초, 특히 360초이다. 이 시간은 또한 시간(S2)까지의 가열 온도의 유지를 포함할 수 있다. 시간(S2)에서, 균질하게 가열되고 합금된 블랭크(8)가 균일한 중간냉각 단계로 보내지고 중간냉각 온도로 균질하게 냉각된다. 이는 바람직하게는 30초 내지 200초, 바람직하게는 50초 내지 100초의 기간 내에 수행된다. 따라서, 균질하게 중간냉각 된 온도는 시간(S3)에서 중간냉각 스테이션에서 빠져나와 부분 가열 스테이션, 예를 들어, 접촉 가열 스테이션(9)으로 전달된다. 이는 시간(S4)에 도시된다. S3에서 S4로의 이송 시간은 가능한 짧은 것이 바람직하다. 중간냉각 온도로부터 부분 가열 온도까지의 가열 단계는 시간(S3)으로부터 시간(S5)으로 도시된다. 부분 템퍼링이 시작되는 S4로부터 부분 템퍼링이 중단되는 S5까지 이는 통상 20초 미만, 특히 15초 미만, 바람직하게는 10초 미만, 보다 더 바람직하게는 8초가 걸린다. 시간(S5)에서, 부분적으로 템퍼링된 블랭크(12)는 고온 성형 및 프레스 경화 공구(13)로 이송되어 열 성형 및 프레스 경화된다. 이에 따라, 제1 유형의 영역(10)은 가열 온도, 즉 AC3 온도 이상으로 켄칭되며, 제2 유형의 영역(11)은 AC1의 범위로 도시된 중간냉각 온도 +/- 50 ℃에 의해 켄칭된다. 시간(S6)에서, 프레스 경화가 완료되고, 프레스 경화된 부품의 온도는 프레스 샵으로부터 제거될 때 실온, 즉 약 20 ℃ 내지 200 ℃ 사이이다.
1 - 고온 성형 라인
2 - 블랭크
3 - 연속 노
4 - 3에 대한 가열 구역
5 - 4에 대한 단부
6 - 3에 대한 중간냉각 구역
7 - 6에 대한 단부
8 - 균질하게 중간냉각된 블랭크
9 - 접촉 가열 스테이션
9a - 접촉 플레이트
9b - 공기 간격
9c - 가열 수단
9d - 리세스
10 - 제1 유형의 영역
11 - 제2 유형의 영역
12 - 부분적으로 템퍼링된 블랭크
13 - 고온 성형 및 프레스 경화 공구
14 - 차량 부품
15 - 구역 노
16 - 15에 대한 제1 구역
17 - 15에 대한 제2 구역
18 - 15에 대한 벌크헤드
19 - 10과 11 사이의 전이 영역
20 - 19에 대한 폭

Claims (18)

  1. 보호 층 및 상이한 강도의 2개 이상의 영역을 갖는 차량 부품(14)을 제조하기 위한 방법으로서,
    경화될 수 있는 스틸 합금으로 제조된 프리코팅된 블랭크(2)를 제공하는 단계,
    AC1 온도 이상의 가열 온도로 균질하게 가열하는 단계,
    프리코팅이 블랭크(2)에 알로잉되도록(alloy) 가열 온도를 유지하는 단계,
    450 °C 내지 700 °C의 중간냉각 온도로 알로잉된 블랭크(2)를 균질하게 중간냉각하고, 제1 유형의 영역(10)에서 상기 중간냉각 온도로부터 AC3 온도로 블랭크(2)를 부분적으로 가열하며, 중간냉각 온도로 제2 유형의 영역(11)을 유지시키는 단계,
    차량 부품(14)을 제조하기 위하여 부분적으로 템퍼링된 블랭크(12)를 고온 성형하고 프레스 경화시키는 단계 - 1400 MPa 초과의 인장 강도가 제1 유형의 영역(10)에 형성되고, 1050 MPa 미만의 인장 강도가 제2 유형의 영역(11)에 형성되고 제1 유형의 영역과 제2 유형의 영역 사이에 전이 영역(19)이 형성됨 - 를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 가열 온도로의 균질한 가열이 연속 노(3)에서 수행되는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중간냉각 온도로 균질한 중간냉각이 연속 노(3) 또는 챔버 노에서 수행되는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 50 mm 미만의 폭(20)을 갖는 전이 영역(19)이 형성되는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, AlSi 코팅이 프리코팅으로 사용되는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 균질한 중간냉각이 다중 단계에서 수행되는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 중간냉각의 제1 단계가 더 낮은 냉각 속도로 제2 단계 또는 추가 단계에 비해 더 높은 냉각 속도로 수행되는 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중간냉각을 이용하여 베이나이트 미세구조가 형성되는 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중간냉각을 이용하여 페라이트/펄라이트 미세구조가 형성되는 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 부분 가열이 접촉 플레이트(9a)에 의한 접촉 가열에 의해 수행되는 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 부분 가열이 상이한 온도의 2개 이상의 구역(16, 17)을 포함하는 노 내에서 수행되는 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 고온 성형 및 프레스 경화가 2-폴드 또는 4-폴드 폴링 고온 성형 및 프레스 경화 공구(13)에서 수행되는 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 유형의 영역(11)에서 750 내지 1050 MPa의 인장 강도 또는 600 내지 750 MPa의 인장 강도가 형성되는 방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 차량 필러, 종방향 부재, 레일 또는 실(sill) 또는 차체 부품을 포함하는 구조적 부품이 차량 부품으로 제조되는 방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 프리코팅된 블랭크(2)는 사전절단된 블랭크를 포함하는 방법.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 고온 성형 및 프레스 경화가 2-폴드 폴링 또는 4-폴드 폴링 접촉 가열 공구(9)에서 수행되는 방법.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 균질하게 가열하는 단계는, AC3 온도 이상의 가열 온도로 균질하게 가열하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 40 mm 미만의 폭(20)을 갖는 전이 영역(19)이 형성되는 방법.
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US20100300584A1 (en) * 2007-11-29 2010-12-02 Benteler Automobiltechnik Gmbh Method for producing a shaped component having at least two structural regions of different ductility

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