KR102201434B1 - 핫 스탬핑 부품 제조장치 및 이를 이용한 핫 스탬핑 부품 제조방법 - Google Patents

Abstract

일 관점에 따른 핫 스탬핑 부품 제조방법은, (a) 강판재로부터 전단가공을 통해 블랭크를 얻는 블랭킹 단계; (b) 블랭크를 가열로에서 일정 온도로 가열하여 조직을 오스테나이트화하는 열처리하되, 가열로를 n개의 구역으로 나누어 각 구역의 가열온도와 블랭크의 체류시간을 서로 독립되게 제어하는 단계; (c) 가열된 블랭크를 성형함과 동시에 급냉하여 경화시키는 열간성형 및 급냉 단계; 및 (d) 경화된 소재를 레이저 장비를 사용하여 정밀하게 재단하는 레이저 트리밍 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

핫 스탬핑 부품 제조장치 및 이를 이용한 핫 스탬핑 부품 제조방법{HOT STAMPING COMPONENT MANUFACTURING APPARATUS AND HOT STAMPING COMPONENT MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 핫 스탬핑 부품 제조장치 및 이를 이용하여 핫 스탬핑 부품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 블랭크의 오스테나이트화를 위한 가열 과정에서 블랭크의 과가열을 방지하여 오스테나이트 결정립의 균일도와 혼입 수소량을 제어할 수 있는 핫 스탬핑 부품 제조장치 및 이를 이용하여 핫 스탬핑 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

현재 자동차 산업에서는 차체 경량화 및 고강도화를 위한 초고장력 강 적용 증대에 따른 연구개발이 진행되고 있다. 이와 관련하여 핫 스탬핑 성형 기술은 고강도화와 차량 경량화를 동시에 만족시킬 수 있는 기술로 각광을 받고 있다. 일반적으로 핫 스탬핑(hot stamping) 기술은 강판을 적정 온도(약 900℃)로 가열하여 프레스 금형 내에서 프레스 성형으로 성형한 후 급속 냉각하여 인장강도 1500MPa급의 고강도 부품을 제조하는 성형기술이다.

핫 스탬핑은 강판을 가열로에서 Ac3 이상의 고온으로 가열한 후 프레스 내에서 성형과 동시에 급속 냉각시켜 인장강도 1500MPa 이상의 고강도 강판 부품을 제조하는 연속적인 공정으로 이루어진다. 이러한 핫 스탬핑은 성형 및 냉각이 동시에 수행되므로 생산성이 우수할 뿐만 아니라 고온에서 강판을 성형하게 되므로 우수한 성형성 및 치수 정밀도를 얻을 수 있다. 또한 고강도 부품에서 특히 문제가 되는 스프링백이나 성형파단 등을 개선할 수 있는 장점이 있다.

이에 관련된 기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1632895호(2016.06.17 등록, 핫 스탬핑용 예열장치)가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 블랭크의 오스테나이트화를 위한 가열 과정에서 블랭크의 과가열을 방지하여 오스테나이트 결정립의 균일도와 혼입 수소량을 제어할 수 있는 핫 스탬핑 부품 제조장치 및 이를 이용하여 핫 스탬핑 부품을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 관점에 따른 핫 스탬핑 부품 제조장치는, 강판재로부터 전단가공을 통해 준비된 블랭크를 로딩하는 로딩부; 상기 블랭크를 가열하여 조직을 오스테나이트화하기 위한 가열로로서, 서로 독립되게 온도 제어가 가능하도록 n개의 구역으로 나뉘어진 가열로; 가열된 상기 블랭크를 소정의 형상으로 성형한 후 냉각하여, 원하는 형상의 성형 부품으로 형성하기 위한 성형 장치; 상기 가열로의 온도 및 블랭크의 체류시간을 제어하는 제어부; 및 성형 및 냉각이 완료된 성형 부품을 차체 부품으로 배출하는 배출부를 포함할 수 있다.

상기 로딩부는, 상기 블랭크의 진입을 감지하고 상기 블랭크의 두께를 검출하여 상기 제어부로 전송하는 센서를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 센서로부터 전송된 블랭크의 두께를 고려하여 상기 가열로의 n개의 구역에 대한 가열온도와 블랭크의 체류시간을 제어할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따른 핫 스탬핑 부품 제조방법은, (a) 강판재로부터 전단가공을 통해 블랭크를 얻는 블랭킹 단계; (b) 상기 블랭크를 가열로에서 일정 온도로 가열하여 조직을 오스테나이트화하는 열처리하되, 상기 가열로를 n개의 구역으로 나누어 각 구역의 가열온도와 블랭크의 체류시간을 각각 독립되게 제어하는 단계; (c) 가열된 블랭크를 성형함과 동시에 급냉하여 경화시키는 열간성형 및 급냉 단계; 및 (d) 경화된 소재를 레이저 장비를 사용하여 정밀하게 재단하는 레이저 트리밍 단계를 포함할 수 있다.

상기 (b) 단계에서, 상기 가열로를 3개의 구역으로 나누되, 상기 가열로의 초입으로부터 전체 가열로 길이의 50%에 해당하는 제1 구역, 상기 제1 구역 단부로부터 전체 가열로의 25%에 해당하는 제2 구역, 및 상기 제2 구역 단부로부터 전체 가열로 길이의 25%에 해당하는 제3 구역으로 나누어 제어하는 것이 바람직하다.

상기 (b) 단계에서, 상기 제1 구역은 15℃/s 이하의 승온 속도로 850℃ 이하의 온도로 가열하고, 상기 제2 구역은 800 ~ 960℃의 온도로 가열하며, 상기 제3 구역은 상기 제2 구역과 같거나 높은 온도로 가열하도록 제어하는 것이 바람직하다.

상기 (b) 단계 후 상기 접합강재는, 30㎛ 이하의 오스테나이트 평균 결정립 크기(AGS)를 갖는 것이 바람직하다.

상기 (b) 단계에서, 상기 블랭크의 두께를 검출하고, 상기 검출된 블랭크의 두께를 반영하여 상기 가열로의 가열온도 및 블랭크의 체류시간을 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 핫 스탬핑 가열로를 n개의 구역으로 나누고 구역별로 온도를 다르게 제어함으로써 오스테나이트 결정립을 미세화 및 균일화하고, 수소유입에 의한 지연파단을 방지하여 강재의 품질 안정성을 확보하며, 에너지 저감 및 부품의 성능을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 제조장치를 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 장치를 개략적으로 도시한 블럭 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 4 및 도 5는 종래의 가열로 및 가열방법으로 오스테나이트화한 블랭크와 본 발명의 가열로 및 가열방법으로 오스테나이트화한 블랭크의 오스테나이트 결정립을 관찰한 현미경 사진들이다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

일반적으로 핫 스탬핑 부품 제조 공정은 강판을 절단하는 블랭킹 단계, 강판을 오스테나이트화 온도로 가열하는 오스테나이트화 단계, 가열이 완료되면 성형을 위해 이송하는 이송 단계, 및 프레스 성형을 실시하고 금형 내에서 그대로 급냉시키는 성형 및 급냉 단계를 포함한다. 이러한 블랭킹 단계, 오스테나이트화 단계, 이송 단계, 및 성형 및 급냉 단계에 따라 강판이 원하는 형상으로 형성된다. 한편, 성형 및 급냉 단계 후 필요에 따라 강판을 절단하는 트리밍(triming), 구멍을 형성하는 천공(piercing), 쇼트를 강판의 표면에 분사하여 표면을 가공 경화하는 숏피닝(shot peening) 등의 후 공정이 더 포함될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 제조장치를 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 제조장치(100)는 대략 600MPa급의 강판을 1500MPa급 초고장력강의 차체 부품으로 핫 스탬핑 성형하기 위한 핫 스탬핑 부품 제조 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 핫 스탬핑 부품 제조 시스템은 자동차의 센터 필러, 루프 레일, 범퍼, 임팩트 빔 등과 같은 충돌부재의 차체 부품을 핫 스탬핑 기술로써 제작할 수 있다.

또한, 상기 차체 부품으로서의 핫 스탬핑 부품은 예를 들어, 보론 강과 같은 원 소재(이하, "블랭크" 라고 함)를 일정 구간 가열 및 급냉하여 제조된 고강도부 및 연화부의 국부 형상을 갖는 센터 필러 아웃터 판넬을 포함할 수 있다. 이러한 핫 스탬핑 부품은 프레스 성형 및 냉각을 통해 고강도부 및 저강도부로서의 연화부를 포함할 수 있다.

이와 같은 핫 스탬핑 부품을 핫 스탬핑 성형기술로써 제조하기 위한 핫 스탬핑 부품 제조 시스템은 열 처리성이 우수한 보론 강판 등으로부터 절단된 블랭크(1)를 가열로(20)에서 설정된 온도로 가열한다. 가열로(20)에서 가열된 블랭크(1)를 성형장치(30)의 금형 구조를 통해 성형 및 냉각하여 핫 스탬핑 성형한다. 또한, 핫 스탬핑 성형된 성형 제품을 레이저에 의해 트리밍/피어싱 가공하여, 핫 스탬핑 부품으로서의 센터 필러 아웃터 판넬을 제작할 수 있다.

한편, 핫 스탬핑을 위해서는 강판을 Ac3 이상의 온도에서 완전히 오스테나이트화하여야 하는데, 통상적으로 880 ~ 950℃의 가열로에 블랭크를 투입하여 대략 4 ~ 10분간 가열하며, 가열로를 조작하는 운전자가 가열 조건 및 시간을 통제하고 있다. 따라서, 블랭크는 고온의 가열로에 투입된 후 가열로를 빠져나가기까지 일정한 온도로 가열되게 된다. 따라서, 경우에 따라서는 오스테나이트화가 완전히 이루어진 후에도 고온의 가열로에서 가열되므로 오스테나이트 결정립이 계속 성장하여 조대해지고 오스테나이트 결정립의 크기가 불균일해지며, 가열로 내 존재하는 수소의 침투가 용이해져서 수소에 의한 취성이 유발될 수 있다.

본 발명에서는 상기 핫 스탬핑 가열로(20)를 n개의 구역(zone)으로 나누고, 각 구역별로 가열시간에 따라 구체적인 온도범위를 설정함으로써 오스테나이트 결정립 크기를 제어하고 차체 부품의 지연파단과 관련된 성능을 개선할 수 있는 핫 스탬핑 부품 제조장치를 제시한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 장치를 개략적으로 도시한 블럭 구성도로서, 도 1과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하였다.

도 1과 함께 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 제조장치(100)는 로딩부(10)에서 이송롤러 위에 로딩된 블랭크(1)가 가열로(20)를 거쳐 가열된 후 성형 장치(30)에서 소정 형상으로 성형 및 냉각된 후 배출부(50)를 통해 배출되도록 구성된다. 보다 구체적으로, 본 발명의 핫 스탬핑 부품 제조장치(100)는 가열로에 투입될 블랭크를 로딩하는 로딩부(10)와, 블랭크를 오스테나이징 온도로 가열하여 조직을 오스테나이트화하기 위한 가열로(20)와, 가열된 블랭크를 소정 형상으로 성형한 후 냉각하여 원하는 형상의 성형 부품으로 형성하기 위한 성형 장치(30)와, 가열로의 온도 및 블랭크 체류시간 등을 제어하는 제어부(40), 그리고 성형 및 냉각이 완료된 성형 부품을 차체 부품으로 배출하는 배출부(50)를 포함한다.

블랭크는 로딩부(10)에서 이송롤러 위에 얹혀진 상태로 가열로(20)로 투입된다. 이송롤러는 세라믹 재질의 롤이 사용될 수 있으며, 이송롤러 위에서의 블랭크의 이송속도는 70 ~ 90mm/sec 정도의 범위에서 일정하게 유지될 수 있도록 조절될 수 있다. 상기 로딩부(10)에는 블랭크를 검지하고, 블랭크의 두께를 검출할 수 있는 센서(15)가 배치된다. 센서(15)는 가열로(20)에 투입될 블랭크의 두께를 감지하여 제어부(40)로 전송한다. 센서(15)에 의해 블랭크가 감지되면 제어부(40)는 가열로(20)로 작업시작 명령을 보내고, 센서(15)에 의해 감지된 블랭크의 두께를 고려하여 가열로(20)의 구역별 온도, 가열 시간을 계산하고, 계산된 결과에 따른 작업 명령을 가열로(20)에 전달한다.

상기 가열로(20)는 기본적으로 간접가열방식의 가열로일 수 있지만, 다른 예로서 유도가열방식의 가열로일 수도 있다. 유도가열 방식은 코일에 고주파 전류를 흘려 자속을 발생시키고, 발생된 자속에 의해 강판에 유도되는 와전류의 와전류손실에 의한 발열에 의해 강판을 가열하는 방식이다. 유도가열방식의 가열로일 경우, 도시되지는 않았지만, 상기 가열로(20)는 적어도 하나의 코일로 이루어진 코일부와, 코일부의 코일에 연결되어 코일에 전류를 공급하는 급전부를 구비할 수 있다. 또한, 가열로(20)에도 이송롤러가 배치되어 블랭크를 소정의 이동속도로 이동시킨다.

상기 가열로(20)는 n개의 구역(zone)으로 이루어지고, 구역별로 온도 조절이 가능하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 가열로(20)는 세 개의 구역으로 나뉠 수 있다. 전체 가열로 길이를 100이라고 할 때, 가열로(20)는 입구로부터 50:25:25의 길이 비율로 구획되어 각 구역별로 온도가 제어될 수 있다. 상기 가열로(20)의 구역별 온도 제어방법에 대해서는 블랭크 가열 방법에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

상기 제어부(40)는 프로그래머블 로직 컨트롤러(Programmable Logic Controller; PLC) 시스템을 포함할 수 있다. 상기 제어부(40)는 블랭크 가열공정 중 가열로의 온도와 블랭크 체류 시간에 따른 상(phase) 변화를 예측할 수 있도록 모델링되어 있다. 상기 블랭크 조직의 오스테나이트로의 상 변태 완료 시점을 예측하고, 상 변태 완료 후 적절한 가열 시간을 유지하도록 설정하고 블랭크 이송 시간 및 가스 또는 전력 투입량을 제어한다. 이때, 상기 센서(15)에 의해 검출된 블랭크의 두께 정보를 반영하여 가열 시간 및 온도를 설정한다. 상 변태 완료후 가열시간을 유지하기 위한 조건 정보를 로딩부(10) 및 가열로(20)에 각각 피드백하여 블랭크의 오스테나이트 결정립의 크기, 가열로 내에서의 혼입 수소량을 제어할 수 있다.

성형 장치(30)는 상기 가열로(20)에서 가열되어 오스테나이트화된 블랭크를 프레스 성형하여 차체 부품의 형상을 갖도록 하는 장치로서, 블랭크를 일정 형상으로 성형하기 위한 프레스 금형을 포함한다. 또한, 프레스 금형에는 내부에 냉매가 순환하는 냉각 채널이 구비될 수 있다. 구비된 냉각 채널을 통하여 공급되는 냉매의 순환에 의해 블랭크를 신속히 급냉시킬 수 있게 된다. 이때, 블랭크의 스프링 백(spring back) 현상을 방지함과 더불어 원하는 형상을 유지하기 위해서는 프레스 금형을 닫은 상태에서 가압하면서 급냉을 실시할 수 있도록 구성된다.

성형 장치(30)에서 일정 형상으로 성형된 부품은 배출부(50)를 통해 배출되고, 이후 레이저 장비를 사용하여 성형 부품을 정밀하게 재단하여 완제품 형상의 차체 부품을 완성하게 된다.

상기한 본 발명의 핫 스탬핑 부품 제조장치에 따르면, 핫 스탬핑 가열로를 n개의 구역(zone)으로 나누고, 각 구역별로 가열시간에 따라 구체적인 온도범위를 설정함으로써 오스테나이트 결정립 크기가 조대하지 않도록 제어하고 차체 부품의 지연파단성과 관련된 성능을 개선할 수 있다.

다음으로, 상술한 본 발명의 핫 스탬핑 부품 제조장치를 이용한 핫 스탬핑 부품의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

핫 스탬핑 부품의 제조 방법

본 발명의 다른 관점은 상술한 본 발명의 핫 스탬핑 부품 제조장치를 이용한 핫 스탬핑 부품의 제조방법에 관한 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조방법은, 강판재로부터 전단가공을 통해 블랭크를 얻는 블랭킹 단계(S110), 상기 블랭크를 일정 온도로 가열하여 조직을 오스테나이트화하는 열처리 단계(S120), 가열된 블랭크를 성형함과 동시에 급냉하여 경화시키는 열간성형 및 급냉 단계(S130), 및 경화된 소재를 레이저 장비를 사용하여 정밀하게 재단하는 레이저 트리밍 단계(S140)를 포함하여 이루어진다.

블랭킹 단계(S110)

블랭킹 단계(S110)에서는, 핫 스탬핑 부품 형성을 위한 강판재를 목적에 따라 원하는 형상으로 재단하여 블랭크를 준비한다. 상기 블랭크를 준비하는 공정은, 일 예로서, 열간압연 단계, 냉각/권취 단계, 냉간압연 단계 및 소둔 열처리 단계를 포함할 수 있다.

열처리 단계(S120)

열처리 단계(S120)에서는, 가열로(20)에서 상기 블랭크가 풀오스테나이트로 상 변태되는 온도인 850 ~ 950℃의 온도에서 4 ~ 10분간 가열하여 그 조직을 오스테나이트화하는 단계이다. 열처리 단계(S120)는 블랭크 로딩 단계, 블랭크 위치 검출 단계, 및 블랭크 가열 단계를 포함할 수 있다.

블랭크 로딩 단계

상기 블랭크(P)는 이송롤러가 일정속도로 회전하는 로딩부(10) 위에 로딩되며, 로딩된 블랭크(P)는 이송롤러를 따라 가열로(20) 측으로 일정 속도로 이송된다.

블랭크 위치 검출 단계

상기 이송롤러에 의해 이송되는 도중 블랭크(P)는 가열로(20)의 입구 전방에서 로딩부(10)에 설치된 센서(15)에 의해 감지된다. 이때, 상기 센서(15)에 의해 블랭크(P)의 두께 또한 검출된다. 센서(15)에 의해 가열로(20)에 대한 블랭크(1)의 상대 위치가 파악되고 이를 기초로 가열로(20)의 온/오프 타이밍이 조절될 수 있다. 또한, 상기 센서(15)에 의해 검출된 블랭크(P)의 두께는 제어부(40)로 입력되고, 이를 바탕으로, 제어부(40)는 미리 입력된 프로그램 또는 상 변화 예측 모델을 이용하여 가열로(20) 내에서의 블랭크 체류 시간 및 가스/전력 투입량을 설정할 수 있다. 상기 센서(15)는 가열로(20)의 입구 또는 그 전방에 설치될 수도 있으며, 기타 다른 위치에 여러 개 설치될 수도 있다.

블랭크 가열 단계

센서(15)가 블랭크를 감지하면, 그 신호를 받아 제어부(40)는 가열로를 작동시킨다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 가열로(20)는 n개의 구역으로 나뉘어 각 구열별로 온도를 다르게 제어된다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 가열로(20)는 세 개의 구역으로 나뉠 수 있다. 전체 가열로 길이를 100이라고 할 때, 가열로를 50:25:25의 길이 비율로 나누고 각 구역별로 온도를 다르게 조절할 수 있다.

먼저, 가열로(20)의 초입부터 전체 가열로 길이의 50%에 해당하는 제1 구간은 850℃ 이하의 비교적 낮은 온도로 가열하여 블랭크의 온도를 소정 목표 온도까지 승온시키는 예열 구간이라 할 수 있다. 이 때에는, 가열로의 온도를 대략 15℃/sec의 속도로 승온한다.

다음으로, 가열로의 중간지점으로부터 가열로 길이의 대략 25%에 해당하는 제2 구간은 가열 온도를 800 ~ 950℃ 정도로 증가시킴으로써 블랭크 조직의 오스테나이트로의 상변태가 일어나도록 하는 구간이다.

마지막으로, 가열로(20) 전체 길이의 마지막 25%에 해당하는 제3 구간은 가열 온도를 제2 구간과 같거나 높게 하여 블랭크의 오스테나이트 조직을 안정화시키고 결정립 성장을 제어한다.

열간성형 및 급냉 단계(S130)

열간성형 및 급냉 단계(S130)에서는 가열로(20)로부터 이송되어온 가열된 접합강재를 원하는 제품 형상으로 성형함과 동시에 급냉하여 경화시키는 단계이다. 상기 가열로(20)로부터 성형 장치(30)로 이송할 때 약 9 ~ 11초 정도의 이송시간이 소요될 수 있다. 핫 스탬핑용 성형장치에서 최종 부품 형상으로 성형된 후 약 30 ~ 120℃/sec의 냉각 속도로 성형체를 급냉하여 최종 제품을 형성한다. 이 단계(S130)를 마친 후의 강재의 미세조직은 템퍼드 마르텐사이트를 포함할 수 있다.

도시되지는 않았지만, 프레스 금형에는 내부에 냉매가 순환하는 냉각 채널이 구비될 수 있다. 구비된 냉각 채널을 통하여 공급되는 냉매의 순환에 의해 블랭크를 신속히 급냉시킬 수 있게 된다. 이때, 접합강재의 스프링 백(spring back) 현상을 방지함과 더불어 원하는 형상을 유지하기 위해서는 프레스 금형을 닫은 상태에서 가압하면서 급냉을 실시할 수 있다.

레이저 트리밍 단계(S140)

레이저 트리밍 단계(S140)는 핫 스탬핑 및 경화된 소재를 레이저 장비를 사용하여 정밀하게 재단하는 단계이다. 완제품 형상에 통공이 필요한 경우 피어싱도 레이저 트리밍 단계에서 이루어진다.

도 4 및 도 5는 종래의 가열로 및 가열방법으로 오스테나이트화한 블랭크와 본 발명의 가열로 및 가열방법으로 오스테나이트화한 블랭크의 오스테나이트 결정립을 관찰한 현미경 사진들이다.

도 4의 종래의 핫 스탬핑 부품의 경우 오스테나이트 결정립의 최대 크기가 79.24㎛, 평균 크기는 31.22㎛으로 관찰되었고, 도 5의 본 발명의 핫 스탬핑 부품의 경우 오스테나이트 결정립의 최대 크기가 43.48㎛, 평균 크기는 18.94㎛으로 관찰되었다. 이로써, 본 발명의 가열로 및 가열방법을 사용할 경우 오스테나이트 결정립 크기를 현저히 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

또한, 상기 종래 및 본 발명의 가열로 및 가열방법으로 오스테나이트화한 블랭크의 수소혼입량 및 지연파괴 시험을 실시한 결과, 종래의 경우 수소혼입량이 0.539ppm, 지연파단 시간이 71시간으로 측정되었고, 본 발명의 경우 수소혼입량이 0.231ppm, 지연파단 시간이 149시간으로 측정되었다. 이로써, 본 발명의 가열로 및 가열방법을 사용할 경우, 종래에 비해 수소혼입량 및 지연파괴를 현저하게 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.

상술한 본 발명의 핫 스탬핑 부품 제조장치 및 제조방법에 따르면, 핫 스탬핑 가열로를 n개의 구역으로 나누고 구역별로 온도를 다르게 제어함으로써 오스테나이트 결정립를 미세화 및 균일화하고, 수소유입에 의한 지연파단을 방지하여 강재의 품질 안정성을 확보하며, 에너지 저감 및 부품의 성능을 개선할 수 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.

Claims (8)

1. 강판재로부터 전단가공을 통해 준비된 블랭크를 로딩하는 로딩부로서, 상기 블랭크의 위치를 감지하고 상기 블랭크의 두께를 검출하여 제어부로 전송하는 센서를 포함하는, 상기 로딩부;
   상기 블랭크를 가열하여 조직을 오스테나이트화하기 위한 가열로로서, 서로 독립되게 온도 제어가 가능하는 n개의 구역을 포함하며, 상기 센서에 의해 감지된 가열로에 대한 블랭크의 상대적 위치에 따라 온/오프 타이밍이 조절되는 가열로;
   가열된 상기 블랭크를 소정의 형상으로 성형한 후 냉각하여, 원하는 형상의 성형 부품으로 형성하기 위한 성형 장치;
   상기 가열로의 온도 및 블랭크의 체류시간을 제어하는 제어부로서, 상기 센서로부터 전송된 블랭크의 두께를 고려하여 상기 가열로의 n개의 구역에 대한 가열온도와 블랭크의 체류시간을 제어하는, 상기 제어부; 및
   성형 및 냉각이 완료된 성형 부품을 차체 부품으로 배출하는 배출부를 포함하는,
   핫 스탬핑 부품 제조장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. (a) 강판재로부터 전단가공을 통해 블랭크를 얻는 블랭킹 단계;
   (b) 상기 블랭크를 가열로에서 일정 온도로 가열하여 조직을 오스테나이트화하기 위하여 열처리하되, 상기 가열로를 n개의 구역으로 나누어 각 구역의 가열온도와 블랭크의 체류시간을 서로 독립되게 제어하는 단계로서, 상기 가열로 측으로 이송되는 상기 블랭크의 위치를 감지하여 가열로에 대한 블랭크의 상대 위치에 따라 상기 가열로의 온/오프 타이밍을 조절하고, 상기 블랭크의 두께를 검출하고 검출된 블랭크의 두께를 반영하여 상기 가열로의 가열온도 및 블랭크의 체류시간을 설정하는, 열처리 단계;
   (c) 가열된 블랭크를 성형 및 급냉하여 경화시키는 열간성형 및 급냉 단계; 및
   (d) 경화된 소재를 레이저 장비를 사용하여 정밀하게 재단하는 레이저 트리밍 단계를 포함하는,
   핫 스탬핑 부품의 제조방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 (b) 단계에서,
   상기 가열로를 3개의 구역으로 나누되,
   상기 가열로의 초입으로부터 전체 가열로 길이의 50%에 해당하는 제1 구역,
   상기 제1 구역 단부로부터 전체 가열로의 25%에 해당하는 제2 구역, 및
   상기 제2 구역 단부로부터 전체 가열로 길이의 25%에 해당하는 제3 구역으로 나누어 제어하는,
   핫 스탬핑 부품의 제조방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 (b) 단계에서,
   상기 제1 구역은 15℃/s 이하의 승온 속도로 850℃ 이하의 온도로 가열하고,
   상기 제2 구역은 800 ~ 960℃의 온도로 가열하며,
   상기 제3 구역은 상기 제2 구역과 같거나 높은 온도로 가열하도록 제어하는,
   핫 스탬핑 부품의 제조방법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 (b) 단계 후 상기 블랭크는,
   30㎛ 이하의 오스테나이트 평균 결정립 크기(AGS)를 갖는,
   핫 스탬핑 부품의 제조방법.
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