KR102245234B1 - 토션빔의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 판재를 가공한 블랭크를 준비하는 블랭크 준비단계; 하형으로 블랭크를 가압하여 토션빔의 내입홈부를 형성하는 내입홈부 형성단계; 상기 블랭크의 폭방향 양단부가 대향되도록 말아올리는 롤업단계; 측면캠에 의해 상기 블랭크의 폭방향 양단부가 대향되도록 지지한 상태에서 상형의 돌출부분이 상기 블랭크의 폭방향 양단부를 가압하여 평탄하게 소성변형시키는 평탄화단계; 평탄화된 상기 블랭크의 폭방향 양단부를 용접 접합하는 용접접합단계; 및,용접 접합된 상기 블랭크 전체를 900 ~ 970 도(℃) 범위에서 가열하여 1 ~ 20 분 범위의 유지시간을 형성하고, 20 ~ 90 도(℃) 범위의 물 및 오일 중 적어도 어느 하나를 포함하는 처리액에서 냉각시키는 ??칭단계;를 포함하는 토션빔의 제조방법을 제공한다.

Description

토션빔의 제조방법{MANUACTURING METHOD FOR TORSION BEAM}
본 발명은 내구성을 향상시킨 토션빔의 제조방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아님을 밝혀둔다.
서스펜션은 차량의 주행시 노면으로부터의 충격 및 진동을 흡수하고 주행성능을 결정하는 장치로서 프런트 서스펜션과 리어 서스펜션으로 분류할 수 있다.
서스펜션은 차량이 요구하는 성능, 중량, 제조비용 등의 기준에 따라 다양한 형태가 존재하며, 리어 서스펜션의 경우 경차, 준중형 승용차에는 낮은 제조비용과 상대적으로 주행안정성이 뛰어난 토션 빔 형태가 주로 적용되고 있다.
토션 빔은 양측 끝단이 트레일링 암과 결합되어 주행 중 휠에 외부 하중이 전달될 경우 부재의 비틀림에 의해 주행안정성을 확보할 수 있도록 하는 형태의 서스펜션이며, 다양한 형상의 토션 빔이 존재한다.
KR 20-1997-0008526 U
본 발명은 일 측면으로서, 열처리를 통해 용접부의 내구성을 향상시킨 토션빔 제조방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 판재를 가공한 블랭크를 준비하는 블랭크 준비단계; 하형으로 상기 블랭크를 가압하여 토션빔의 내입홈부를 형성하는 내입홈부 형성단계; 상기 블랭크의 폭방향 양단부가 대향되도록 말아올리는 롤업단계; 측면캠에 의해 상기 블랭크의 폭방향 양단부가 대향되도록 지지한 상태에서 상형의 돌출부분이 상기 블랭크의 폭방향 양단부를 가압하여 평탄하게 소성변형시키는 평탄화단계; 평탄화된 상기 블랭크의 폭방향 양단부를 용접 접합하는 용접접합단계; 및,용접 접합된 상기 블랭크 전체를 900 ~ 970 도(℃) 범위에서 가열하여 1 ~ 20 분 범위의 유지시간을 형성하고, 20 ~ 90 도(℃) 범위의 물 및 오일 중 적어도 어느 하나를 포함하는 처리액에서 냉각시키는 ??칭단계;를 포함하는 토션빔의 제조방법을 제공한다.
바람직하게, ??칭단계 이후에, 상기 ??칭단계를 거친 상기 블랭크 전체를 150 ~ 600 도(℃)로 가열하여 10 ~ 120 분 범위의 유지시간을 형성하고, 공기중에서 냉각시키는 템퍼링단계;를 포함할 수 있다.
바람직하게, 평탄화단계 이전에, 돌출부분이 형성된 상형으로 상기 블랭크를 가압하여 상기 내입홈부의 내입방향과 반대방향으로 돌출라인을 형성하는 돌출라인 형성단계;를 포함할 수 있다.
바람직하게, 평탄화단계는, 상기 블랭크의 폭방향 양단부가 대향된 상태에서, 상기 블랭크의 매칭면을 수평하게 가공할 수 있다.
바람직하게, 평탄화단계는, 상기 블랭크의 폭방향 양단부가 대향된 상태에서, 상기 블랭크의 매칭면이 수평상태에서 - 3.5 도 내지 + 3.5 도의 경사각의 범위를 가지도록 평탄화 가공될 수 있다.
바람직하게, 평탄화단계는, 상형의 돌출부분이 상기 돌출라인에 대응되는 위치에 배치된 상태에서 소성변형을 시킬 수 있다.
바람직하게, 상기 상형에 형성된 돌출부분의 크기는 상기 돌출라인 크기와 동등하거나 상대적으로 작을 수 있다.
바람직하게, 롤업단계는, 상형과 패드로 상기 블랭크를 고정하고 상기 블랭크를 하형에 밀어넣어 상기 블랭크가 'U'자형의 단면이 되도록 말아올리는 U형 가공단계; 및, 상기 블랭크의 폭방향 양단부가 용접 가능한 위치까지 대향되도록 말아올리는 'O'자형의 단면이 되도록 말아올리는 O형 가공단계;를 구비할 수 있다.
바람직하게, 롤업단계는, 상기 블랭크의 길이방향 양측 단부영역에 고정금형을 배치한 상태에서 상기 블랭크의 폭방향 양단부를 상기 돌출라인의 내입 방향으로 말아올릴 수 있다.
바람직하게, 토션빔은, 길이방향으로 연장 형성되고, 폭방향 단면이 폐단면을 형성하는 빔본체; 상기 빔본체에서 길이방향으로 내입 형성된 내입홈부; 및, 상기 내입홈부에서 상기 폐단면의 외측방향으로 돌출되고, 길이방향으로 연장 형성되는 돌출라인;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 열처리를 통해 용접부의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔 제작방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 제조방법의 블랭크 준비단계를 도시한 도면이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 제조방법의 내입홈부 형성단계 및, 돌출라인 형성단계를 도시한 도면이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 제조방법의 롤업단계 중 U형 가공단계를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 제조방법의 롤업단계 중 O형 가공단계를 도시한 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 토션빔의 제조방법에 적용되는 토션빔을 상측에서 바라본 사시도이다.
도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 토션빔의 제조방법에 적용되는 토션빔을 하측에서 바라본 사시도이다.
도 8a 및, 도 9a는 본 발명의 상형에 돌출부분이 형성된 본 발명의 토션빔의 제조방법이 적용된 경우의 도면이다.
도 8b 및, 도 9b는 본 발명과 대비되는 상형에 돌출부분이 형성되지 않은 경우의 토션빔의 제조방법이 적용된 경우의 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 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.
이하, 도 1 내지 도 9b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 제조방법에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 제조방법은 블랭크 준비단계(S1), 내입홈부 형성단계(S2), 롤업단계(S3), 평탄화단계(S4), 용접접합단계(S5) 및, ??칭단계(S7)를 포함하고, 추가적으로 돌출라인 형성단계(S6) 및, 템퍼링단계(S8)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 9b를 참조하면, 토션빔의 제조방법은 토션빔의 제조방법은 판재를 가공한 블랭크(S)를 준비하는 블랭크 준비단계(S1)와, 하형(30)으로 블랭크(S)를 가압하여 토션빔(10)의 내입홈부(200)를 형성하는 내입홈부 형성단계(S2)와, 상기 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 대향되도록 말아올리는 롤업단계(S3)와, 측면캠(40)에 의해 상기 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 대향되도록 지지한 상태에서 상형(20)의 돌출부분(21)이 상기 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부를 가압하여 평탄하게 소성변형시키는 평탄화단계(S4) 및, 평탄화된 상기 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부를 용접 접합하는 용접접합단계(S5) 및, 용접 접합된 상기 블랭크(S) 전체를 900 ~ 970 도(℃) 범위에서 가열하여 1 ~ 20 분 범위의 유지시간을 형성하고, 20 ~ 90 도(℃) 범위의 물 및 오일 중 적어도 어느 하나를 포함하는 처리액에서 냉각시키는 ??칭단계(S7)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 토션빔 제조방법은 용접접합단계 이후 ??칭단계(S7)를 포함하고, 블랭크(S) 전체를 열처리함으로써, 고강도강 등에서 용접후 용접부에 발생할 수 있는 연화현상을 방지하고, 용접부의 강도가 용접부 이외의 모재부분의 강도와 동일한 특성을 가지게 할 수 있어 용접부의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이와 같이, 용접 접합된 블랭크(S) 전체를 900 ~ 970 도(℃) 범위에서 가열하는 이유는 ??칭단계(S7)에서 가열온도를 900도 보다 낮게 하면 오스테나이트가 생성되지 않고, 가열온도를 970도 보다 높게 하면 오스테나이트 결정이 조대화화여 최종 강도를 떨어뜨릴 수 있는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.
일례로, ??칭단계(S7)에서 사용되는 상기 처리액은 중량%로 오일 15 ~ 25%, 나머지: 물과 불가피하게 포함되는 불순물로 조성되는 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 토션빔 제조방법은 ??칭단계(S7) 이후에, 상기 ??칭단계(S7)를 거친 상기 블랭크(S) 전체를 150 ~ 600 도(℃)로 가열하여 10 ~ 120 분 범위에서 유지시간을 형성하고, 공기중에서 냉각시키는 템퍼링단계(S8)를 포함할 수 있다.
템퍼링단계(S8)에서는 ??칭단계(S7)를 거친 블랭크(S)에 잔류응력을 없애고 재결정을 유도하기 위해 ??칭단계(S7)에 대비해 상대적으로 저온에서 온도유지 시간을 길게 형성해야 한다.
이와 같이, 템퍼링단계(S8)에서 ??칭단계(S7)가 적용된 블랭크(S) 전체를 150 ~ 600 도(℃) 범위에서 가열하는 이유는 ??칭단계(S7)에서 가열온도를 150 도(℃) 보다 낮게 하면 템퍼링의 효과가 떨어지고, 가열온도를 600 도(℃) 보다 높게 하면 마르텐사이트 분율이 너무 낮아져 강도가 저하될 수 있는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.
또한, 템퍼링단계(S8)에서 ??칭단계(S7)가 적용된 블랭크 전체를 10 ~ 120 분 범위에서 유지시간을 유지하는 이유는 템퍼링단계(S8)에서의 유지시간이 10분 미만인 경우는 템퍼링의 효과가 없어서 취성이 높게 유지될 수 있고, 템퍼링단계(S8)에서의 유지시간이 120분을 초과할 경우는 ??칭단계(S7)의 효과가 없어질 수 있기 때문이다.
보다 바람직하게, ??칭단계(S7)를 거친 상기 블랭크(S)를 200 ~ 550 도(℃)로 가열하여 10 ~ 120분의 범위에서 유지시간을 형성하고, 공기중에서 냉각시킬 수 있다.
일례로, ??칭단계(S7)와 템퍼링단계(S8)를 거치기 전인 용접접합단계(S5)까지 거친 블랭크(S)의 경우, 항복강도 992 ~ 444(단위: MPa)이고, 인장강도는 620 ~ 696(단위: MPa)이며, 연신율(단위: %)은 22 ~ 25 % 였다.
이와 같이, ??칭단계(S7)와, 템퍼링단계(S8)를 거치기 전의 경우는, 연신율을 충분히 확보되나 항복강도와 인장강도가 상당히 낮은 상태인바, 충분한 강도의 확보를 위해 본 발명의 토션빔 제조방법은 ??칭단계(S7)와, 템퍼링단계(S8)를 포함할 수 있다.
??칭단계(S7)에서 블랭크(S) 전체를 900 도(℃)에서 7분간 가열하고, 처리액으로 중량%로 물 80%과 오일 20%를 적용하여 ??칭단계(S7)를 실시한 결과, 항복강도는1186 MPa, 인장강도는 1951 MPa, 연신율 6.6%를 얻을 수 있었다.
이 경우, 인장강도를 매우 높으나, 연성이 부족한 상태인바, 다음 단계인, 템퍼링단계에서 200 도에서 30분간 가열하여 항복강도는 1466 MPa, 인장강도는 1830 MPa, 연신율을 10.4%을 얻을 수 있었다.
이와 같이, 본 발명의 토션빔 제조방법은 추가적으로, ??칭단계(S7)와, 템퍼링단계(S8)를 포함함으로써, 마르텐사이트 조직을 생성시켜 항복강도와 인장강도는 크게 개선시키면서 충분한 연신율을 확보하여 취성을 억제할 수 있는 효과가 있음을 알 수 있었다.
* 처리액: 물 80% + 오일 20%
열처리공정 조건 항복강도(MPa) 인장강도(MPa) 연신율(%)
As received 392 ~ 444 620 ~ 696 22 ~ 25
??칭단계 900 ℃, 7분간유지 1186 1951 6.6
템퍼링단계 200 ℃, 30분간 유지 1466 1830 10.4
도 2 및, 도 3를 참조하면, 블랭크 준비단계(S1)는 판재를 가공하여 설정된 형상으로 제작된 블랭크(S)를 준비하는 단계이다.
블랭크 준비단계(S1)에서는 판재를 재단하여 설정된 형상의 블랭크(S)를 제작할 수 있다.
일례로, 강재 등의 금속판으로 구성된 판재를 절단하여 설정된 형상의 블랭크(S)를 준비할 수 있다.
일례로, 블랭크(S)는 780 MPa 이상의 인장강도를 가지는 강판으로 구성될 수 있다
보다 바람직하게, 블랭크(S)는 980 MPa 이상의 인장강도를 가지는 강판으로 구성될 수 있다
도 2 및, 도 4을 참조하면, 내입홈부 형성단계(S2)는 하형(30)으로 블랭크(S)를 가압하여 토션빔(10)의 내입홈부(200)를 형성할 수 있다.
내입홈부 형성단계(S2)는 하형(30)으로 블랭크(S)를 가압하여 블랭크(S)의 하부면을 상방으로 변형시켜 토션빔(10)의 내입홈부(200)를 형성할 수 있다.
도 4을 참조하면, 상형(20)과 홀더(70)로 블랭크(S)의 유입을 조절하고, 상형(20)과 하형(30)의 사이에 블랭크(S)를 배치한 상태에서, 하형(30)으로 블랭크(S)를 가압하여 토션빔(10)에 내입홈부(200)를 형성할 수 있다.
이때, 상형(20)과 홀더(70)에는 복수 개의 가이드(60)가 관통하여 배치될 수 있다.
도 2, 도 5 및, 도 6을 참조하면, 롤업단계(S3)는 상기 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 대향되도록 말아올릴 수 있다.
롤업단계(S3)는 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부를 상기 돌출라인(300)의 돌출 방향으로 말아올릴 수 있다.
롤업단계(S3)는 하형(30) 또는 측면캠(40)에 의해 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 대향되도록 말아올릴 수 있다.
도 5 및, 도 6을 참조하면, 롤업단계(S3)는, 상형(20)과 패드(80)로 부품을 고정하고 상기 블랭크(S)를 하형(30)에 밀어넣어 상기 블랭크(S)가 'U'자형의 단면이 되도록 말아올리는 U형 가공단계(S3-1) 및, 상기 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 용접 가능한 위치까지 대향되도록 말아올리는 'O'자형의 단면이 되도록 말아올리는 O형 가공단계(S3-2)를 구비할 수 있다.
토션빔(10)은 양측면에 배치되는 측면캠(40)에 의해 'O'자형의 단면 형상으로 가공될 수 있다.
측면캠(40)에 의해 'O'자형의 단면 형상으로 가공할 경우에는 상형(20)의 돌출부분(21)에 토션빔(10)이 접촉되지 않아야 한다.
이는, 측면캠(40)에 의해 'O'자형의 단면 형상으로 가공시에 상형(20)의 돌출부분(21)이 블랭크(S)의 용접이음부(W)에 걸려서 원하지 않는 변형이 유발되는 것을 방지하기 위함이다.
일례로, 상형(20)의 돌출부분(21)이 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양측단부의 사이에 배치된 상태에서 측면캠(40)에 의해 'O'자형의 단면 형상으로 가공될 경우, 상형(20)의 돌출부분(21)에 의해 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양측단부의 사이의 간격이 과도하게 벌어지는 변형이 발생할 수 있다.
그 후, 토션빔(10)은 양측면에 배치되는 측면캠(40)에 의해 'O'자형의 단면 형상으로 가공되면 상형(20), 하형(30), 측면캠(40) 등을 조정하면서 토션빔(10)의 최종 형상에 맞도록 미세한 조정을 할 수 있다.
도 6을 참조하면, 롤업단계(S3)는, 상기 블랭크(S)의 길이방향(D1) 양측 단부영역에 고정금형(50)을 배치한 상태에서 상기 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부를 상기 돌출라인(300)의 내입 방향으로 말아올릴 수 있다.
블랭크(S)의 길이방향(D1) 양측 단부영역에 고정금형(50)을 배치함으로써, 빔본체(100)의 양단부의 형상을 트레일링 암의 결합을 위한 형상으로 제작할 수 있다.
도 2를 참조하면, 평탄화단계(S4)는 측면캠(40)에 의해 상기 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 대향되도록 지지한 상태에서 상형(20)의 돌출부분(21)이 상기 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부를 가압하여 평탄하게 소성변형시킬 수 있다.
도 8a 및, 도 9a를 참조하면, 평탄화단계(S4)는, 상기 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 대향된 상태에서, 상기 블랭크(S)의 매칭면을 수평하게 가공할 수 있다.
즉, 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양측 단부영역이 대향된 상태에서 상부면 및, 하부면이 수평하게 가공할 수 있다.
일례로, 평탄화단계(S4)는, 상기 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 대향된 상태에서, 상기 블랭크(S)의 매칭면이 수평상태에서 - 3.5 도 내지 + 3.5 도의 경사각의 범위를 가지도록 평탄화 가공될 수 있다.
일례로, 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 서로 맞대진 상태에서 대향된 상기 블랭크(S)의 매칭면을 평탄하게 가공할 수 있다.
적어도 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 근접한 상태에서, 상형(20)이 근접한 블랭크(S)의 양단부를 가압하여 매칭면을 평행하게 형성할 수 있다.
이때, 상형(20)의 가압에 의해 근접하게 배치되었던 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 서로 접촉될 수 있다.
다른 일례로, 평탄화단계(S4)는, 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 서로 맞대진 상태에서 대향된 상기 블랭크(S)의 매칭면을 평탄하게 가공할 수 있다.
평탄화단계(S4)는, 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 접촉된 상태에서, 상형(20)이 접촉된 상기 블랭크(S)의 양단부를 가압하여 매칭면을 평행하게 형성할 수 있다.
도 8a 및, 도 9a를 참조하면, 평탄화단계(S4)는, 상형(20)의 돌출부분(21)이 상기 블랭크(S)의 돌출라인(300)에 대응되는 위치에 배치된 상태에서 소성변형을 시킬 수 있다.
도 8a 및, 도 9a의 경우는, 상형(20)에 돌출부분(21)이 형성된 본 발명의 토션빔의 제조방법이 적용된 경우이다.
도 8b 및, 도 9b의 경우는, 본 발명과 대비되는 상형(20)에 돌출부분(21)이 형성되지 않은 경우의 토션빔의 제조방법이 적용된 경우이다.
도 8a 및, 도 9a를 참조하면, 본 발명의 토션빔(10) 제조방법은 상형(20)의 돌출부분(21)이 블랭크(S)의 매칭면을 눌러주면서 소성변형을 유도하여 롤업단계(S3)를 거친 블랭크(S)가 탄성복원되려는 힘을 줄여줄 수 있다.
이에 따라, 매칭면을 평탄하게 평탄면(T1)이 형성되면서 용접이음부(W)의 형상정밀도를 확보하여 용접이음부(W)의 건전성을 확보하여 용접이음부(W)의 내구성능을 향상시킬 수 있다.
도 8a 및, 도 9a를 참조하면, 본 발명과 달리 상형(20)에 돌출부분(21)이 형성되지 않은 경우에는, 매칭면이 평탄화되지 않고 매칭면이 수평상태에서 상당한 경사각을 가는 만곡면(T2)이 형성되면서 용접이음부(W)에서 크랙(X)이 발생하는 등의 내구성능이 저하가 발생함을 알 수 있다.
평탄화단계(S4)에 적용되는 상형(20)에 형성된 돌출부분(21)의 크기는 상기 돌출라인(300)의 크기와 동등하거나 상대적으로 작을 수 있다.
일례로, 평탄화단계(S4)에 적용되는 상형(20)에 형성된 돌출부분(21)의 크기는 상기 돌출라인(300)의 크기와 동등할 수 있다.
다른 일례로, 평탄화단계(S4)에 적용되는 상형(20)에 형성된 돌출부분(21)의 크기는 상기 돌출라인(300)의 크기 보다 상대적으로 작을 수 있다.
도 2를 참조하면, 용접접합단계(S5)는 평탄화된 상기 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부를 용접 접합할 수 있다.
도 2를 참조하면, 토션빔의 제조방법은 평탄화단계 이전에, 돌출부분(21)이 형성된 상형(20)으로 상기 블랭크(S)를 가압하여 상기 내입홈부(200)의 내입방향과 반대방향으로 돌출라인(300)을 형성하는 돌출라인 형성단계(S6)를 포함할 수 있다.
도 2 및, 도 4을 참조하면, 돌출라인 형성단계(S6)는 평탄화단계(S4) 이전에, 돌출부분(21)이 형성된 상형(20)으로 상기 블랭크(S)를 가압하여 상기 내입홈부(200)의 내입방향과 반대방향으로 돌출라인(300)을 형성할 수 있다.
일례로, 돌출라인 형성단계(S6)는 내입홈부 형성단계(S2)와 롤업단계(S3)의 사이에 진행될 수 있다.
다른 일례로, 돌출라인 형성단계(S6) 이후에 내입홈부 형성단계(S2)가 진행될 수 있다.
일례로, 토션빔의 제조방법은 블랭크 준비단계(S1), 내입홈부 형성단계(S2), 돌출라인 형성단계(S6), 롤업단계(S3), 평탄화단계(S4), 용접접합단계(S5)의 순서로 이루어질 수 있다.
다른 일례로, 토션빔의 제조방법은 블랭크 준비단계(S1), 돌출라인 형성단계(S6), 내입홈부 형성단계(S2), 롤업단계(S3), 평탄화단계(S4), 용접접합단계(S5)의 순서로 이루어질 수 있다.
본 발명의 토션빔의 제조방법은, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해 바람직한 제조방법으로서 예시하는 것으로, 상술한 순서 이외에도 구체적인 현장상황에 따라 다른 순서에 따라 변형실시되거나 혹은 기타 부수적인 공정이 추가될 수도 있다.
또한, 본 발명의 토션빔의 제조방법에는 후술할 다양한 실시형태를 가지는 토션빔(10)의 다양한 실시형태가 적용될 수 있음은 물론이다.
도 7a 및 도 7을 참조하면, 토션빔(10)은 길이방향(D1)으로 연장 형성되고, 폭방향(D2) 단면이 폐단면을 형성하는 빔본체(100)와, 상기 빔본체(100)에서 길이방향(D1)으로 내입 형성된 내입홈부(200) 및, 상기 내입홈부(200)에서 상기 폐단면의 외측방향으로 돌출되고, 길이방향(D1)으로 연장 형성되는 돌출라인(300)을 포함할 수 있다.
토션빔(10)은 차량의 폭방향으로 배치되고, 토션빔(10)의 양측 단부에는 트레일링 암이 접합될 수 있다.
본 발명의 토션빔(10)은 780 MPa 이상의 인장강도를 가지는 강재로 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 본 발명의 토션빔(10)은 980 MPa 이상의 인장강도를 가지는 강재로 구성될 수 있다.
빔본체(100)는 길이방향(D1)으로 연장 형성되고, 폭방향(D2) 단면은 폐단면을 형성할 수 있다.
빔본체(100)는 단면이 폐단면을 형성함으로써, 토션빔(10)의 단면강성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
빔본체(100)의 단면은 내부의 적어도 일부에 중공부분이 형성된 폐단면을 형성함으로써, 토션빔(10)의 단면강성을 증가시키면서 토션빔(10)을 경량화할 수 있는 효과가 있다.
빔본체(100)의 길이방향(D1) 양단부에는 트레일링 암이 접합될 수 있다.
일례로, 빔본체(100)의 길이방향(D1) 양단부에는 트레일링 암이 용접 접합될 수 있다.
다른 일례로, 빔본체(100)의 길이방향(D1) 양단부에 트레일링 암에 설치된 결합부재가 삽입된 상태에서 고정될 수 있다.
빔본체(100)는, 상기 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 대향된 상태에서, 상기 블랭크(S)의 매칭면을 수평하게 배치된 상태에서 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 용접 접합될 수 있다.
빔본체(100)는, 상기 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 대향된 상태에서, 상기 블랭크(S)의 매칭면이 수평상태에서 - 3.5 도 내지 + 3.5 도의 경사각의 범위를 가지도록 배치된 상태에서 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 용접 접합될 수 있다.
여기서, 매칭면이 수평상태에서 -3.5 도인 경우는, 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 하향으로 3.5도 정도 기울어진 것을 의미한다.
그리고, 매칭면이 수평상태에서 +3.5 도인 경우는, 블랭크(S)의 폭방향(D2) 양단부가 상향으로 3.5도 정도 기울어진 것을 의미한다.
내입홈부(200)는 빔본체(100)에서 내입되도록 형성되고, 내입홈부(200)는 빔본체(100)의 길이방향(D1)을 따라 형성될 수 있다.
내입홈부(200)는 빔본체(100)에서 'V'자형으로 내입 형성되거나, 빔본체(100)에서 만곡진 'U'자형으로 내입 형성될 수 있다.
돌출라인(300)은 내입홈부(200)에서 빔본체(100)의 폐단면 외측방향으로 돌출될 수 있다.
돌출라인(300)은 내입홈부(200)과 함께 복수 개의 변곡지점(R)을 형성하여 토션빔(10)의 단면강성을 증가시킬 수 있다.
이때, 내입홈부(200)는 빔본체(100)의 폐단면 내측방향으로 내입된 상태에서, 돌출라인(300)이 내입홈부(200)에서 빔본체(100) 폐단면 외측방향으로 돌출되면서 내입홈부(200) 상에서 적어도 9곳 이상의 변곡지점(R)을 형성하여 토션빔(10)의 단면강성을 증가시킬 수 있다.
도 8a 및, 도 9a를 참조하면, 돌출라인(300)은 내입홈부(200)에서 빔본체(100)의 폐단면 외측방향으로 'U'자형으로 돌출 형성될 수 있다.
이때, 돌출라인(300)은 빔본체(100)의 폐단면의 내측방향으로 'U'자형의 개방된 부분이 배치될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 돌출라인(300)은 내입홈부(200)에서 빔본체(100)의 폐단면 외측방향으로 'V'자형으로 돌출 형성될 수 있다.
이때, 돌출라인(300)은 빔본체(100)의 폐단면의 내측방향으로 'V'자형의 개방된 부분이 배치될 수 있다.
돌출라인(300)이 'U'자형으로 돌출 형성되거나, 'V'자형으로 돌출 형성될 경우, 돌출라인(300)은 내입홈부(200)과 함께 3개의 변곡지점(R)을 형성할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 돌출라인(300)은 내입홈부(200)에서 빔본체(100)의 폐단면 외측방향으로 'ㄷ'자형으로 돌출 형성될 수 있다.
이때, 돌출라인(300)은 빔본체(100)의 폐단면의 내측방향으로 'ㄷ'자형의 개방된 부분이 배치될 수 있다.
돌출라인(300)이 'ㄷ'자형으로 돌출 형성될 경우, 돌출라인(300)은 내입홈부(200)과 함께 4개의 변곡지점(R)을 형성할 수 있다.
도 7 및, 도 9a를 참조하면, 돌출라인(300)은, 상기 내입홈부(200)의 홈부센터(210)에서 상기 폐단면의 외측방향으로 돌출 형성될 수 있다.
돌출라인(300)은 내입홈부(200)의 홈부센터(210)를 따라 길이방향(D1)으로 형성될 수 있다.
이때, 돌출라인(300)은 내입홈부(200)의 홈부센터(210)를 따라 길이방향(D1)으로 형성되되, 내입홈부(200)의 홈부센터(210) 전체 길이의 적어도 60% 이상에 걸쳐서 형성될 수 있다.
일례로, 돌출라인(300)은 상기 내입홈부(200)의 길이방향(D1)을 따라 형성된 홈부센터(210)의 길이방향(D1) 전체에 걸쳐서 형성될 수 있다.
일례로, 도 7을 참조하면, 돌출라인(300)은, 상기 내입홈부(200)의 길이방향(D1)을 따라 형성된 홈부센터(210)의 길이방향(D1) 전체 및, 상기 홈부센터(210)의 단부에서 상방경사가 형성되는 상기 내입홈부(200)의 양측 단부경사지점(230)에 걸쳐서 형성될 수 있다.
이는, 내입홈부(200)는 내입홈부(200)의 저점에 대응되고 길이방향(D1)으로 연장 형성되는 홈부센터(210)와, 홈부센터(210)의 양측 단부에서 상방으로 경사면을 형성하는 단부경사지점(230)이 형성될 수 있다.
홈부센터(210)와 단부경사지점(230)의 경계부분에서 응력이 집중되는 경향이 있다.
본 발명은 돌출라인(300)을 내입홈부(200)의 홈부센터(210) 및, 양측 단부경사지점(230)에 걸쳐서 형성함으로써, 돌출라인(300)이 홈부센터(210)와 단부경사지점(230)의 경계부분을 보강하여 응력집중에 대한 내구성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 토션빔 20: 상형
21: 돌출부분 30: 하형
40: 측면캠 50: 고정금형
60: 가이드 70: 홀더
80: 패드
100: 빔본체 200: 내입홈부
210: 홈부센터 230: 단부경사지점
300: 돌출라인 D1: 길이방향
D2: 폭방향 R: 변곡지점
S: 블랭크 S1: 블랭크 준비단계
S2: 내입홈부 형성단계 S3: 롤업단계
S3-1: U형 가공단계 S3-2: O형 가공단계
S4: 평탄화단계 S5: 용접접합단계
S6: 돌출라인 형성단계 S7: ??칭단계
S8: 템퍼링단계 T1: 평탄면
T2: 만곡면 W: 용접이음부
X: 크랙

Claims (10)

  1. 판재를 가공한 블랭크를 준비하는 블랭크 준비단계;
    하형으로 상기 블랭크를 가압하여 토션빔의 내입홈부를 형성하는 내입홈부 형성단계;
    상기 블랭크의 폭방향 양단부가 대향되도록 말아올리는 롤업단계;
    측면캠에 의해 상기 블랭크의 폭방향 양단부가 대향되도록 지지한 상태에서 상형의 돌출부분이 상기 블랭크의 폭방향 양단부를 가압하여 평탄하게 소성변형시키는 평탄화단계;
    평탄화된 상기 블랭크의 폭방향 양단부를 용접 접합하는 용접접합단계; 및,
    용접 접합된 상기 블랭크 전체를 900 ~ 970 도(℃) 범위에서 가열하여 1 ~ 20 분 범위의 유지시간을 형성하고, 20 ~ 90 도(℃) 범위의 물 및 오일 중 적어도 어느 하나를 포함하는 처리액에서 냉각시키는 ??칭단계;를 포함하는 토션빔의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 ??칭단계 이후에,
    상기 ??칭단계를 거친 상기 블랭크 전체를 150 ~ 600 도(℃)로 가열하여 10 ~ 120 분 범위의 유지시간을 형성하고, 공기중에서 냉각시키는 템퍼링단계;를 포함하는 토션빔의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 평탄화단계 이전에,
    돌출부분이 형성된 상형으로 상기 블랭크를 가압하여 상기 내입홈부의 내입방향과 반대방향으로 돌출라인을 형성하는 돌출라인 형성단계;를 포함하는 토션빔의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 평탄화단계는,
    상기 블랭크의 폭방향 양단부가 대향된 상태에서, 상기 블랭크의 매칭면을 수평하게 가공하는 것을 특징으로 하는 토션빔의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 평탄화단계는,
    상기 블랭크의 폭방향 양단부가 대향된 상태에서, 상기 블랭크의 매칭면이 수평상태에서 - 3.5 도 내지 + 3.5 도의 경사각의 범위를 가지도록 평탄화 가공되는 것을 특징으로 하는 토션빔의 제조방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 평탄화단계는,
    상형의 돌출부분이 상기 돌출라인에 대응되는 위치에 배치된 상태에서 소성변형을 시키는 것을 특징으로 하는 토션빔의 제조방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 상형에 형성된 돌출부분의 크기는 상기 돌출라인 크기와 동등하거나 상대적으로 작은 것을 특징으로 하는 토션빔의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 롤업단계는,
    상형과 패드로 상기 블랭크를 고정하고 상기 블랭크를 하형에 밀어넣어 상기 블랭크가 'U'자형의 단면이 되도록 말아올리는 U형 가공단계; 및,
    상기 블랭크의 폭방향 양단부가 용접 가능한 위치까지 대향되도록 말아올리는 'O'자형의 단면이 되도록 말아올리는 O형 가공단계;를 구비하는 토션빔의 제조방법.
  9. 제3항에 있어서, 상기 롤업단계는,
    상기 블랭크의 길이방향 양측 단부영역에 고정금형을 배치한 상태에서 상기 블랭크의 폭방향 양단부를 상기 돌출라인의 내입 방향으로 말아올리는 것을 특징으로 하는 토션빔의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 상기 토션빔은,
    길이방향으로 연장 형성되고, 폭방향 단면이 폐단면을 형성하는 빔본체;
    상기 빔본체에서 길이방향으로 내입 형성된 내입홈부; 및,
    상기 내입홈부에서 상기 폐단면의 외측방향으로 돌출되고, 길이방향으로 연장 형성되는 돌출라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 토션빔의 제조방법.
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