KR102209607B1 - 냉간 성형용 강화부재 및 이를 이용해 제조된 부품 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재는 블랭크부재 및 상기 블랭크부재의 적어도 일부를 덮도록 구비되고, 복수의 용접부에 의해서 상기 블랭크부재와 결합되는 보강패치부재를 포함하며, 상기 용접부 주변에 형성된 열영향부가 상기 보강패치부재의 모서리와 외접하는 경우의 위치 또는 적어도 이 경우의 위치보다 더 상기 보강패치부재의 내측 위치에 상기 용접부가 형성되되, 상기 용접부의 중심점이 이웃하는 다른 용접부의 열영향부에 접하는 경우의 위치 또는 적어도 이 경우의 위치보다 더 다른 용접부와 멀리 이격된 위치에 상기 용접부가 형성될 수 있다.

Description

냉간 성형용 강화부재 및 이를 이용해 제조된 부품{Reinforced blank for cold forming and manufactured member using thereof}

본 발명은 냉간 성형용 강화부재 및 이를 이용해 제조된 부품에 관한 것이다.

최근에는 온실가스 배출 및 연비규제뿐만 아니라 친환경 차량의 배터리 무게 증가를 극복하기 위해서도 경량화를 위한 연구들이 진행되고 있다. 일례로, 플라스틱, 알루미늄, 멀티 머티리얼 등의 적용이 확대되고 있으나, 경량화 비용이 상대적으로 높고 재활용이 어려운 문제가 있다. 따라서 글로벌 대량생산 자동차 업체들은 저비용 경량화를 위해 열간 프레스 성형용 강재와 냉간 기가급 강재의 적용을 증가시키고 있다.

여기서 열간 성형 기술은, 가열 설비가 넓은 공간을 차지하고 초기 설비 투자 비용이 높은 단점에도 불구하고, 상대적으로 연성이 높은 고온 조건에서 성형을 하기 때문에 냉간 성형 기술 대비 성형성 및 형상동결성이 우수하여 신차 플랫폼에 주로 적용되고 있다.

하지만 원가절감을 위해 열간 성형 기술을 냉간 성형 기술로 대체할 수 있는 연구가 필요하게 되었다.

일례로, 자동차 차체의 사이드멤버 또는 센터필러 등과 같은 충돌부재는 충돌성능을 극대화하기 위하여 단일 부품 내에 강도, 두께 또는 둘 모두를 서로 다르게 조합하는 테일러링 기술을 적용하고 있는데, 이러한 테일러링 기술 중에서, 블랭크부재의 일부 영역에 보강패치부재를 점용접으로 부착한 뒤 단일 금형으로 성형하는 Patch Worked Blank(PWB) 기술은 냉간 또는 열간 프레스 성형품에 적용되고 있다.

그런데, 자동차 충돌지지 부재 등과 같이 굽힘 변형이 필요한 부품의 경우, 블랭크부재와 보강패치부재 사이의 변형량 차이 때문에 둘 사이를 연결하는 점용접에 의한 용접부에 큰 전단력이 걸려서 용접부가 파손되는 문제가 있다.

더욱이, 상온에서 수행되는 냉간 성형에서는 높은 연성을 부여할 수 있는 효과가 없기 때문에 용접부의 파단 위험이 그대로 남아있는 한계가 있다.

따라서, 전술한 문제 내지 한계를 개선하기 위한 냉간 성형용 강화부재 및 이를 이용해 제조된 부품에 대한 연구가 필요하게 되었다.

한국출원번호 제10-2015-0177038호

본 발명은 상온에서 수행되는 냉간 성형에서도 용접부의 파손을 방지할 수 있는 냉간 성형용 강화부재 및 이를 이용해 제조된 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재는 블랭크부재 및 상기 블랭크부재의 적어도 일부를 덮도록 구비되고, 복수의 용접부에 의해서 상기 블랭크부재와 결합되는 보강패치부재를 포함하며, 상기 블랭크부재에서, 상기 용접부 주변에 형성된 열영향부는 전체 영역이 상기 보강패치부재에 대응되는 영역 안에 위치하며, 상기 용접부 중 제1용접부 주변에 형성된 열영향부는 상기 제1용접부에 이웃하는 제2용접부의 중심점에 접하거나, 상기 제2용접부의 중심점에서 이격되어 형성될 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재의 상기 용접부는, 상기 보강패치부재의 가장자리에서 12mm ~ 30mm의 범위로 이격된 위치에 중심점이 형성될 수 있다.

상기 제1용접부와 상기 제2용접부 사이의 간격은 12mm ~ 30mm의 범위로 형성될 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재의 상기 용접부는, 용접헤드에 의한 점용접으로 형성될 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재의 상기 용접부는, 상기 보강패치부재의 가장자리를 따라 복수 개가 배치되어 외측열을 형성할 수 있다.

더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재의 상기 용접부는, 상기 외측열의 내측에 복수 개가 선형으로 배치되어 내측열을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재의 상기 블랭크부재 또는 상기 보강패치부재는, 강판, 알루미늄판, 마그네슘판, 티타늄판 중 하나로 제공될 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재의 상기 블랭크부재 및 상기 보강패치부재는, 인장강도가 500MPa ~ 2500MPa인 소재로 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 부품은 상기 냉간 성형용 강화부재를 상온에서 성형하여 제조될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품은 상기 냉간 성형용 강화부재에 적어도 하나의 밴딩부를 성형하여 제조될 수 있다.

여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품의 상기 밴딩부는, 상기 블랭크부재의 두께와 상기 보강패치부재의 두께 합보다 2배 ~ 10배 큰 곡률반경으로 형성될 수 있다.

본 발명의 냉간 성형용 강화부재 및 이를 이용해 제조된 부품은 상온에서 수행되는 냉간 성형에서도 용접부의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이에 따라, 본 발명의 냉간 성형용 강화부재 및 이를 이용해 제조된 부품은 열간 성형과 같은 가열 설비를 위한 넓은 공간의 소요 및 높은 초기 설비 투자 비용, 높은 운용 비용의 소요가 없는 냉간 성형이 가능하여 설비 비용 및 운용 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

다른 측면에서, 본 발명의 냉간 성형용 강화부재 및 이를 이용해 제조된 부품은 냉간 성형시의 밴딩부의 곡률 반경 한정의 범위 및 블랭크소재, 보강패치부재의 두께 한정의 범위 제약을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 냉간 성형용 강화부재를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에서 "A" 부분을 확대하여 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 냉각 성형용 강화부재에서 보강패치부재 모서리에서 용접부 중심점까지의 옵셋 거리 또는 용접부들 사이의 간격과 하중 지지 능력의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 냉각 성형용 강화부재를 이용하여 제조된 부품을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 냉각 성형용 강화부재를 이용하여 제조된 부품에서 밴딩부 부분을 도시한 측단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호 또는 유사한 방식으로 부여된 참조 부호는 동일 구성 요소 또는 대응하는 구성요소를 지칭하는 것으로 한다.

본 발명은 냉간 성형용 강화부재 및 이를 이용해 제조된 부품에 관한 것으로, 테일러링 기술 중에서 Patch Worked Blank(PWB) 기술을 개선하여, 용접부(3)의 파손을 방지하면서도 상온에서 수행되는 냉간 공정으로 부품을 성형을 할 수 있게 된다.

이에 따라, 열간 성형 공정에서와 같은 가열 설비를 위한 넓은 공간의 소요 및 높은 초기 설비 투자 비용, 높은 운용 비용의 소요가 없는 냉간 성형이 가능하여 설비 비용 및 운용 비용을 절감할 수 있게 된다.

다른 측면에서는, 냉간 성형시의 밴딩부(5)의 곡률 반경 한정의 범위 및 블랭크소재, 보강패치부재(2)의 두께(t2) 한정 범위의 제약을 감소시킬 수 있어, 부품 설계의 자유도를 높일 수 있게 된다.

일례로, 본 발명의 냉간 성형용 강화부재 및 이를 이용해 제조된 부품은 자동차 구조용 부품 중에서 굽힘 충돌부재에 필요로 하는 성능을 만족시키면서도 굽힘 충돌부재를 냉간 성형 공정으로 제조할 수 있게 된다.

즉, 자동차 구조용 부품은 고강도 형상 부재, 고강성 부재, 압축 충돌부재, 굽힘 충돌부재 등 다양한 목적에 따라 개발되고, 여기서 굽힘 충돌부재는 승객 보호를 위하여 내부 침투가 최소화 되어야 하고 파단이 발생하지 않아야 하는데, 본 발명의 냉간 성형용 강화부재 및 이를 이용해 제조된 부품은 상온에서 성형되는 냉간 공정으로도 성형이 가능하면서도 굽힘 충돌부재에서 필요로 하는 성능도 만족시킬 수 있게 된다.

센터 필러를 예로 보면, 센터 필러의 상부 부분은 승객의 상체 보호를 위해 변형이 억제되어야 하며, 이를 위해서 센터 필러 상부 부분은 상대적으로 주변 부품 대비 높은 인장강도를 필요로 하는데, 본 발명의 냉간 성형용 강화부재에 의하면 이러한 인장강도를 확보하면서도 센터 필러의 제조를 상온인 냉간에서 수행할 수 있어, 열간 공정보다 저비용으로 생산할 수 있게 된다.

즉, 열간 성형 공정은 전체적으로 연성이 높아지고, 용접부(3)에 걸리는 하중도 낮아지며, 상변태시 전단 변형량이 제거되어 용접부(3) 파단의 위험이 적어서 종래의 강화부재의 성형시에 적용되었으나, 냉간 성형 공정은 전술한 열간 성형 공정에서의 효과가 없어 종래의 강화부재의 성형에 적용하지 못하였는데, 본 발명의 냉간 성형용 강화부재를 이용하면 냉간 성형 공정으로도 필요로 하는 성능을 만족시킬 수 있게 된 것이다.

더 구체적으로 설명하면, 도 1은 본 발명의 냉간 성형용 강화부재를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에서 "A" 부분을 확대하여 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 냉각 성형용 강화부재에서 보강패치부재(2) 가장자리(E)에서 용접부(3) 중심점(C)까지의 옵셋 거리(S) 또는 용접부(3)들 사이의 간격(G)과 하중 지지 능력의 관계를 나타낸 그래프인데, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재는 블랭크부재(1) 및 상기 블랭크부재(1)의 적어도 일부를 덮도록 구비되고, 복수의 용접부(3)에 의해서 상기 블랭크부재(1)와 결합되는 보강패치부재(2)를 포함할 수 있다.
또한 상기 용접부(3) 주변에 형성된 열영향부(4)(Heat Affected Zone: HAZ)가 상기 보강패치부재(2)의 가장자리(E)와 외접하는 경우의 위치 또는 적어도 이 경우의 위치보다 더 상기 보강패치부재(2)의 내측 위치에 상기 용접부(3)가 형성되되, 상기 용접부(3)의 중심점(C)이 이웃하는 다른 용접부(3)의 열영향부(4)에 접하는 경우의 위치 또는 적어도 이 경우의 위치보다 더 다른 용접부(3)와 멀리 이격된 위치에 상기 용접부(3)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 블랭크부재(1)에서, 상기 용접부(3) 주변에 형성된 열영향부(4)는 전체 영역이 상기 보강패치부재(2)에 대응되는 영역 안에 위치하며, 상기 용접부(3) 중 제1용접부(3a) 주변에 형성된 열영향부(4)는 상기 제1용접부(3a)에 이웃하는 제2용접부(3b)의 중심점(Cb)에 접하거나, 상기 제2용접부(3b)의 중심점(Cb)에서 이격되어 형성될 수 있다.

다시 말해, 본 발명의 냉간 성형용 강화부재는 상기 블랭크부재(1) 상에 보강패치부재(2)를 용접부(3)에 의해서 결합시키는 Patch Worked Blank(PWB)에 대한 것으로, 여기서 상기 용접부(3)의 배치 위치를 전술한 바와 같이 한정함으로서, 냉간 성형으로 제조되더라도 용접부(3) 파단을 방지하여 필요로 하는 하중지지능력을 확보할 수 있게 되는 것이다.

이를 위해서, 상기 용접부(3)는 상기 보강패치부재(2) 가장자리(E)에서 상기 용접부(3) 중심점(C)까지의 옵셋 거리(S)을 한정하게 된다.

즉, 용접기의 용접헤드에 의해서 블랭크부재(1) 및 보강패치부재(2) 중 적어도 하나가 용융되고 응고되어 블랭크부재(1) 및 보강패치부재(2)를 결합시키는 용접부(3)의 형성시에 발생하는 열에 의해서 용접부(3) 주변에는 열영향부(4)가 형성되는데, 이러한 열영향부(4)와의 상기 보강패치부재(2)의 가장자리(E)와의 관계에서 상기 용접부(3)의 위치를 한정한 것이다.

다시 말해, 상기 열영향부(4)는 용접시 열로 인해 금속조직이나 기계적 성질이 변화되는 용융되지 않은 부분으로, 이러한 열영향부(4)의 최외측 영역이 상기 보강패치부재(2)의 가장자리(E)에 접할 때의 상기 용접부(3)의 위치를 보강패치부재(2) 가장자리(E)에서 용접부(3) 중심점(C)까지의 옵셋 거리(S)의 최소값으로 선정하고, 적어도 이러한 간격과 같거나 이보다 더 보강패치부재(2)의 내측에 상기 용접부(3)가 위치하게 한정한 것이다.

이와 같은 한정에 의하면, 상기 용접부(3)의 형성시에 안정적으로 용융 너겟을 형성할 수 있게 되어 용융 너겟이 응고되어 형성되는 용접부(3)의 결합력을 필요로 하는 기준값보다 상회하게 형성할 수 있게 된다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재의 상기 용접부(3)는, 상기 보강패치부재(2)의 가장자리(E)에서 12mm ~ 30mm의 범위로 이격된 위치에 중심점(C)이 형성될 수 있다.

이는 도 3의 (a)에 제시된 그래프에서 확인할 수 있다. 즉, 도 3의 (a)의 그래프는 보강패치부재(2) 가장자리(E)에서 용접부(3) 중심점(C)까지의 옵셋 거리(S)과 하중 지지 능력의 관계를 나타낸 그래프인데, 이와 같은 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이 보강패치부재(2) 가장자리(E)에서 용접부(3) 중심점(C)까지의 옵셋 거리(S)이 12mm ~ 30mm의 범위인 경우에 필요로 하는 하중 지지 능력을 확보할 수 있는 것이다.

여기서, 최소값인 12mm는 용융 너겟이 형성될 수 있는 조건에 의해서 도출된 값이다. 즉, 용접헤드의 직경이 8mm인 경우를 적용하면, 이때 형성되는 용접부(3)의 직경(WD)은 8mm가 되며, 열영향부(4)의 직경(ZD)이 24mm가 되는 도넛 형태의 영역을 형성하게 되는데, 이러한 관계에서 상기 열영향부(4)의 중심점(C)이 최소한 보강패치부재(2) 가장자리(E)에서 12mm 이격된 위치에 배치되어야만 상기 열영향부(4)가 온전히 형성되게 되고, 이에 따라 용융 너겟도 온전히 성형될 수 있는 것이다.

또한, 최대값인 30mm는 앞서 설명한 바와 같이 하중 지지 능력이 기준값을 만족하기 위한 최대값이 된다. 일례로, 상기 블랭크부재(1)의 인장강도가 1200MPa이고, 두께(t1)가 1.5mm이며, 보강패치부재(2)의 인장강도가 900MPa이고, 두께(t2)가 1.2mm인 경우에, 블랭크부재(1)와 보강패치부재(2)를 용접부(3)로 결합하여 형성된 강화부재는 두께가 2.7mm가 되고, 견딜 수 있는 인장강도는 1070MPa([1200×1.5+900×1.2]/2.7=1070)이 되는데, 여기서 1070MPa이 하중 지지 능력을 평가하는 기준값이 되며, 상기 보강패치부재(2) 가장자리(E)에서 상기 용접부(3) 중심점(C)까지의 옵셋 거리(S)이 30mm 이하가 되어야만 상기 기준값인 지지 하중을 만족하게 되는 것이다.

이와 동시에, 본 발명의 냉간 성형용 강화부재는 상기 용접부(3)의 위치를 이웃하는 용접부(3)와의 간격(G)으로도 한정하여야 한다.

즉, 상기 용접부(3)의 중심점(C)이 이웃하는 다른 용접부(3)의 열영향부(4)에 접하는 경우의 위치 또는 적어도 이 경우의 위치보다 더 다른 용접부(3)와 멀리 이격된 위치에 상기 용접부(3)가 형성되게 상기 용접부(3)의 배치 위치를 한정한 것이다.

이와 같은 한정은 상기 용접부(3) 형성을 위한 용융 너겟의 응고가 이웃하는 다른 용접부(3)의 열영향부(4)에 의해서 지연됨에 따른 접합력의 저하를 저감시켜, 하중 지지 능력의 기준값을 만족시키기 위한 한정이다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재의 상기 용접부(3)는, 서로 이웃하는 다른 용접부(3)의 중심점(C)과의 간격(G)이 12mm ~ 30mm의 범위로 이격되어 형성될 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재의 상기 제1용접부(3a)와 상기 제2용접부(3b) 사이의 간격(G)은 12mm ~ 30mm의 범위로 이격되어 형성될 수 있다.

이는 도 3의 (b)에 제시된 그래프에서 확인할 수 있다. 즉, 도 3의 (b)의 그래프는 용접부(3)들 사이의 간격(G)과 하중 지지 능력의 관계를 나타낸 그래프인데, 이와 같은 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이 용접부(3)들 사이의 간격(G)이 12mm ~ 30mm의 범위인 경우에 필요로 하는 하중 지지 능력을 확보할 수 있는 것이다.

여기서, 최소값인 12mm는 열영향부(4)의 영향에 의한 냉각 환경에서도 용접부(3)의 파단이 방지될 수 있는 값이다. 즉, 용접부(3)들 사이의 간격(G)이 12mm보다 작으면 더욱 많은 용접부(3)가 형성되므로 파단이 발생하지 않을 것으로 보이지만, 실제로는 이웃하는 용접부(3)의 열영향부(4)에 의해서 용접부(3) 형성시의 냉각이 지연되면서 접합력이 저하되어 기준값에 해당하는 인장강도를 확보하지 못하는 것이다.

즉, 용접헤드의 직경이 8mm인 경우를 적용하면, 이때 형성되는 용접부(3)의 직경(WD)은 8mm가 되며, 열영향부(4)의 직경(ZD)이 24mm가 되는 도넛 형태의 영역을 형성하게 되는데, 이러한 관계에서 상기 용접부(3)의 중심점(C)이 이웃하는 다른 용접부(3)의 중심부와의 간격(G)이 12mm인 경우가 기준값을 만족하는 최소 간격(G)이 된다.

또한, 최대값인 30mm는 앞서 설명한 바와 같이 하중 지지 능력이 기준값을 만족하기 위한 최대값이 된다. 일례로, 상기 블랭크부재(1)의 인장강도가 1200MPa이고, 두께(t1)가 1.5mm이며, 보강패치부재(2)의 인장강도가 900MPa이고, 두께(t2)가 1.2mm인 경우에, 블랭크부재(1)와 보강패치부재(2)를 용접부(3)로 결합하여 형성된 강화부재는 두께가 2.7mm가 되고, 견딜 수 있는 인장강도는 1070MPa([1200×1.5+900×1.2]/2.7=1070)이 되는데, 여기서 1070MPa이 하중 지지 능력을 평가하는 기준값이 되며, 용접부(3) 간격(G)이 30mm 이하가 되어야만 상기 기준값인 지지 하중을 만족하게 되는 것이다.

또한, 이러한 조건을 만족하게 배치된 용접부(3)는 제조되는 부품의 형상에 따라서는 상기 냉간 성형용 강화부재를 형성하는 용접부(3) 전체가 될 수도 있으나, 일부의 용접부(3)만이 상기 조건을 만족하게 형성할 수도 있다.

일례로, 상기 냉간 성형용 강화부재를 형성하는 용접부(3) 전체 개수의 60% 이상이 상기 조건을 만족하도록 조정할 수도 있는 것이다.

상기 블랭크부재(1), 보강패치부재(2)는 본 발명의 냉간 성형용 강화부재를 이용하여 제조되는 부품에서 필요로 하는 기준값인 필요 인장강도가 다르므로, 이를 확보시키도록 그 소재 및 인장강도를 한정할 수도 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재의 상기 블랭크부재(1) 또는 상기 보강패치부재(2)는, 강판, 알루미늄판, 마그네슘판, 티타늄판 중 하나로 제공될 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재의 상기 블랭크부재(1) 및 상기 보강패치부재(2)는, 인장강도가 500MPa ~ 2500MPa인 소재로 제공될 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재의 상기 용접부(3)는, 용접헤드에 의한 점용접으로 형성될 수 있다.

즉, 본 발명의 냉간 성형용 강화부재는 종래의 Patch Worked Blank(PWB) 기술을 이용하여 제조된 강화부재를 개선한 것으로, 종래의 PWB 강화부재의 제조시에 적용되는 점용접에 의해서 제조되는 점을 제시한 것이다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재의 상기 용접부(3)는, 상기 보강패치부재(2)의 가장자리(E)를 따라 복수 개가 배치되어 외측열(OL)을 형성할 수 있다.

이와 같이 상기 용접부(3)의 배치 위치를 상기 보강패치부재(2)의 가장자리(E) 형태로 한정한 것은 상기 보강패치부재(2)에 적용되는 충격력 등의 외력을 각각의 용접부(3)가 균일하게 분담하기 위한 것이다.

더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 성형용 강화부재의 상기 용접부(3)는, 상기 외측열(OL)의 내측에 복수 개가 선형으로 배치되어 내측열(IL)을 형성할 수 있다.

이와 같이 내측열(IL)에 용접부(3)를 형성하는 것에 의해서, 상기 외측열(OL)에 용접부(3)를 형성하여 확보된 인장강도에 더하여 하중 전달 능력을 보완할 수 있게 된다.

이러한 내측열(IL)은 복수일 수 있으며, 이에 따른 하중 전달 능력 보완 효과는 더 높일 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 냉각 성형용 강화부재를 이용하여 제조된 부품을 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 냉각 성형용 강화부재를 이용하여 제조된 부품에서 밴딩부(5) 부분을 도시한 측단면도이다. 여기서, 도 4의 (a)는 부품의 상면부에만 보강패치부재(2)가 배치된 실시예를 도시한 것이고, 도 4의 (b)는 부품의 측면부까지 보강패치부재(2)가 배치된 실시예를 도시한 것이다.

상기 도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품은 상기 냉간 성형용 강화부재를 상온에서 성형하여 제조될 수 있다.

즉, 상기 냉간 성형용 강화부재를 이용하면, 상온에서 성형하는 냉간 성형 공정으로 부품을 생산하더라도 용접부(3)의 파손을 방지하고, 필요로 하는 하중 지지 능력을 확보할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 냉간 성형 공정은 피성형물을 가열하여 성형하는 열간 성형 공정과는 달리 피성형물에 대한 가열 없이 상온에서 압연에 의해 얇게 하거나(cold rolling), 굽힘 가공(cold bending), 단조(cold forging, cold heading, cold press), 압출(cold extrusion) 등으로 성형하는 작업을 총칭하며, 일반적으로는 상온에서 압하하여 제품 형태로 성형하는 냉간 프레스 가공을 의미한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품은 상기 냉간 성형용 강화부재에 적어도 하나의 밴딩부(5)를 성형하여 제조될 수 있다. 즉, 냉간 성형 중에서도 밴딩부(5)가 형성되는 굽힘 가공, 프레스 가공 등으로 부품을 성형하게 한정한 것이다.

이와 같이 밴딩부(5)를 포함하게 한정하는 것은 종래의 PWB 강화부재에 의해서 냉간 가공으로 밴딩부(5)를 가공하면 대부분 용접부(3)의 파손이 발생하는 문제가 있었는데, 본 발명의 냉간 성형용 강화부재를 이용하여 밴딩부(5)를 포함하는 부품을 성형하면 용접부(3)의 파손을 방지할 수 있게 된 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품의 상기 밴딩부(5)는, 상기 블랭크부재(1)의 두께(t1)와 상기 보강패치부재(2)의 두께(t2) 합보다 2배 ~ 10배 큰 곡률반경(R)으로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 밴딩부(5)의 곡률반경(R)이 상기 하한값보다 작으면 밴딩부(5)에 인접하여 배치된 용접부(3)의 파손이 발생하게 되며, 상기 상한값보다 크면 부품 성형의 자유도가 극히 제한된다.

여기서, 상기 냉간 성형용 강화부재를 이용하여 제조된 부품은 구체적인 예로써, 자동차 차체의 사이드멤버 또는 센터필러 등과 같은 충돌부재, 차체 언더바디에 있는 플로어 론지 멤버, 플로어 터널 등일 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1: 블랭크부재 2: 보강패치부재
3: 용접부 4: 열영향부
5: 밴딩부

Claims (11)

1. 블랭크부재; 및
   상기 블랭크부재의 적어도 일부를 덮도록 구비되고, 복수의 용접부에 의해서 상기 블랭크부재와 결합되는 보강패치부재;
   를 포함하며,
   상기 블랭크부재에서, 상기 용접부 주변에 형성된 열영향부는 전체 영역이 상기 보강패치부재에 대응되는 영역 안에 위치하며,
   상기 용접부 중 제1용접부 주변에 형성된 열영향부는 상기 제1용접부에 이웃하는 제2용접부의 중심점에 접하거나, 상기 제2용접부의 중심점에서 이격되어 형성되는 냉간 성형용 강화부재.
2. 제1항에 있어서,
   상기 용접부는, 상기 보강패치부재의 가장자리에서 12mm ~ 30mm의 범위로 이격된 위치에 중심점이 형성되는 냉간 성형용 강화부재.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1용접부와 상기 제2용접부 사이의 간격은 12mm ~ 30mm의 범위로 형성되는 냉간 성형용 강화부재.
4. 제1항에 있어서,
   상기 용접부는, 용접헤드에 의한 점용접으로 형성되는 냉간 성형용 강화부재.
5. 제1항에 있어서,
   상기 용접부는, 상기 보강패치부재의 가장자리를 따라 복수 개가 배치되어 외측열을 형성하는 냉간 성형용 강화부재.
6. 제5항에 있어서,
   상기 용접부는, 상기 외측열의 내측에 복수 개가 선형으로 배치되어 내측열을 형성하는 냉간 성형용 강화부재.
7. 제1항에 있어서,
   상기 블랭크부재 또는 상기 보강패치부재는, 강판, 알루미늄판, 마그네슘판, 티타늄판 중 하나로 제공되는 냉간 성형용 강화부재.
8. 제1항에 있어서,
   상기 블랭크부재 및 상기 보강패치부재는, 인장강도가 500MPa ~ 2500MPa인 소재로 제공되는 냉간 성형용 강화부재.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 냉간 성형용 강화부재를 상온에서 성형하여 제조된 부품.
10. 제9항에 있어서,
    상기 냉간 성형용 강화부재에 적어도 하나의 밴딩부를 성형하여 제조된 부품.
11. 제10항에 있어서,
    상기 밴딩부는, 상기 블랭크부재의 두께와 상기 보강패치부재의 두께 합보다 2배 ~ 10배 큰 곡률반경으로 형성된 부품.

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