KR102256375B1

KR102256375B1 - 성형 장치, 이종강도를 가지는 제품 성형 방법 및 상기 성형 장치에 의해 성형된 자동차 충돌부재

Info

Publication number: KR102256375B1
Application number: KR1020190151139A
Authority: KR
Inventors: 차명환; 김재현; 박종철; 서민홍
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2021-05-27

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 성형 장치는 이송되는 소재를 가압하는 롤포밍유닛;과, 상기 소재의 이송방향으로 상기 롤포밍유닛에 후행되게 배치되어 상기 소재를 가열하는 가열유닛; 및 상기 소재의 이송방향으로 상기 가열유닛에 후행되게 배치되어 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 냉각유닛;을 포함하고, 상기 가열유닛은, 상기 소재의 이송방향과 동일한 방향으로 상기 소재의 이송속도와 적어도 동일한 속도로 이송될 수 있다.

Description

성형 장치, 이종강도를 가지는 제품 성형 방법 및 상기 성형 장치에 의해 성형된 자동차 충돌부재{FORMING APPARATUS, FORMING METHOD TO PRODUCT HAVING MULTI-STRENGTH AND CRASH MEMBER OF VEHICLE FORMED BY THE FORMING APPARATUS}

본 발명은 성형 장치, 이종강도를 가지는 제품 성형 방법 및 상기 성형 장치에 의해 성형된 자동차 충돌부재에 관한 것이다.

도 1에서 보이듯, 자동차는 다수의 구조재(10)로 구성되며, 상기 구조재(10) 중에는 외부에서의 충돌에 대비한 충돌부재(20)가 포함된다.

상기 충돌부재(20)는 프런트 사이드 멤버(Front Side Member)나 리어 사이드 멤버(Rear Side Member) 등을 포함하며, 자동차의 전방부에 구비되는 충돌부재(20)는 충돌에너지의 용이한 흡수를 위하여 주름이 순차적으로 잡히면서 좌굴되는 형태가 되도록 성형된다.

한편, 도 2에서 보이듯, 자동차의 후방부에 구비되는 충돌부재(20)는 탑승 공간의 보호를 위하여 변형이 최소화되어야 하며 이를 위해 상기 충돌부재(20)에 비드부(21)를 성형할 수 있다.

그러나 비드 등의 구성 요소를 추가로 성형하려면 이를 위한 추가적인 설계 작업이 필요할 뿐만 아니라, 별도의 금형 설계 및 제작도 필요하기 때문에 제작비용이 높아진다.

뿐만 아니라, 자동차 충돌부재의 형상 또는 규격이 변할 때마다 이에 맞는 금형의 재 제작이 필요하므로 이러한 방식은 자동차 충돌부재의 플랫폼 공용화에 부적합하다는 문제가 있다.

KR 10-2015-0029422 A (2015.03.18)

본 발명은 다양한 강도를 가지는 제품을 금형의 제작없이 성형하고, 비드를 배제하면서 제품의 강도를 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 플랫폼 공용화에 활용 가능한 성형 장치 및 성형 방법을 제공하고, 이에 의해 성형된 자동차 충돌부재를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 성형 장치는, 이송되는 소재를 가압하는 롤포밍유닛; 상기 소재의 이송방향으로 상기 롤포밍유닛에 후행되게 배치되어 성형완료된 상기 소재를 가열하는 가열유닛; 상기 소재의 이송방향으로 상기 가열유닛에 후행되게 배치되어 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 냉각유닛; 및 상기 가열유닛에 연결되어, 상기 소재의 이송방향과 동일한 방향으로 상기 소재의 이송속도와 적어도 동일한 속도로 상기 가열유닛을 이송시키는 이동유닛을 포함하고, 상기 가열유닛은, 성형완료된 상기 소재에서 제1 강도를 가지는 영역인 고강도영역이 되는 영역에 대면하게 구비되고, 상기 제1 강도보다 낮은 강도인 제2 강도를 가지는 영역인 저강도영역이 되는 영역에는 비대면하게 구비되어, 상기 소재의 상기 고강도영역을 가열할 수 있다.

삭제

또한, 상기 가열유닛은, 상기 소재의 상기 고강도영역에 대면하는 제1 가열수단; 및 상기 제1 가열수단으로부터 일정거리 이격되고, 상기 소재의 또 다른 고강도영역에 대면하는 제2 가열수단;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 가열수단은, 상기 소재의 상기 고강도영역에 대면하여 상기 소재를 가열하는 제1 가열부재; 및 그 내부에 상기 제1 가열부재를 수용하고, 단열재를 포함하는 재질로 된 제1 단열부재;를 포함하고, 상기 제2 가열수단은, 상기 소재의 또 다른 고강도영역에 대면하여 상기 소재를 가열하는 제2 가열부재; 및 그 내부에 상기 제2 가열부재를 수용하고, 단열재를 포함하는 재질로 된 제2 단열부재;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 가열유닛은, 상기 소재의 이송방향으로 복수개가 구비되되, 상호 일정 간격 이격되어 구비될 수 있다.

또한, 상기 가열유닛은, 상기 소재의 이송방향에 대하여 반대방향으로 이동되게 구비될 수 있다.

한편, 또 다른 실시 예에 따른 성형 장치는, 이송되는 소재를 가압하는 롤포밍유닛; 상기 소재의 이송방향으로 상기 롤포밍유닛에 후행되게 배치되어 기설정된 위치에서 성형완료된 상기 소재를 가열하는 가열유닛; 상기 소재의 이송방향으로 상기 가열유닛에 후행되게 배치되어 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 냉각유닛; 및 상기 가열유닛에 연결되어 상기 가열유닛의 작동 여부를 제어하는 제어유닛을 포함하고, 상기 가열유닛은, 상기 소재의 일면에 대면하게 구비되는 제1 가열플레이트; 상기 소재의 타면에 대면하게 구비되는 제2 가열플레이트; 및 상기 제1,2 가열플레이트에 구비되고, 상기 제어유닛에 의해 작동되어 상기 소재를 가열하는 적어도 하나의 가열코일부재를 포함하고, 상기 제어유닛은, 성형완료된 상기 소재가 이송되는 중에 상기 가열코일부재가 상기 소재에서 제1 강도를 가지는 영역이 되는 고강도영역에 대면하는 동안에 상기 가열코일부재를 작동시키고, 상기 가열코일부재가 상기 소재에서 상기 제1 강도보다 낮은 강도인 제2 강도를 가지는 영역인 저강도영역이 되는 영역에 대면하는 동안에는 상기 가열코일부재를 비작동시킬 수 있다.

삭제

다른 측면으로서의 본 발명은 상기 성형 장치에 의해 성형된 자동차 충돌부재를 제공하며, 상기 자동차 충돌부재는 제1 강도를 가지는 영역과 제2 강도를 가지는 영역이 번갈아 가며 존재하고, 자동차의 사이드 멤버를 구성할 수 있다.

또한, 상기 제1 강도는 상기 제2 강도보다 높을 수 있다.

본 발명에 따르면 다양한 강도를 가지는 제품을 금형의 제작없이 성형하고, 비드를 배제하면서 제품의 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 플랫폼 공용화에 활용 가능한 성형 장치 및 성형 방법을 얻을 수 있고, 이에 의해 성형된 자동차 충돌부재 역시 얻을 수 있다.

도 1은 자동차의 구조재를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 비드부가 성형된 자동차 충돌부재를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 성형 장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 성형 장치의 가열유닛을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 성형 장치의 가열유닛의 작동상태도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 성형 장치의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 성형 장치의 가열유닛을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 성형 장치의 가열유닛을 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이종강도를 가지는 제품 성형 방법을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 이종강도를 가지는 제품 성형 방법을 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 충돌부재의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 충돌부재의 사시도이다.

본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.

다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.

첨부된 도면에 도시된 X축은 소재의 이송방향이고, Z축은 소재의 폭방향이며, Y축은 소재의 두께방향이다.

도 3에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 성형 장치(100)는 이송되는 소재(101)를 가압하는 롤포밍유닛(110), 상기 소재(101)의 이송방향 즉, X축이 증가하는 방향으로 상기 롤포밍유닛에 후행되게 배치되어 상기 소재(101)를 가열하는 가열유닛(120) 및 상기 소재(101)의 이송방향 즉, X축이 증가하는 방향으로 상기 가열유닛(120)에 후행되게 배치되어 상기 소재(101)에 냉각유체를 공급하는 냉각유닛(140)을 포함할 수 있다.

롤포밍유닛(110)은 다수의 롤로 구비되어 상기 소재(101)를 단계적으로 가압하면서 상기 소재(101)가 일정 형상을 가지도록 성형할 수 있다.

냉각유닛(140)은 물과 같은 냉매를 소재(101)에 공급하여 상기 소재(101)를 냉각하도록 제공되며, 소재(101)는 냉각완료됨으로써 최종강도를 가질 수 있다.

그리고, 상기 가열유닛(120)은, 상기 소재(101)의 이송방향 즉, X축이 증가하는 방향으로 상기 소재(101)의 이송속도와 적어도 동일한 속도로 이송되게 제공되며, 이송되는 동안에 상기 소재(101)를 적정 온도로 가열하게 제공될 수 있다.

상기 소재(101)는 이송롤(미도시) 등에 의해 이송되게 제공될 수 있고, 상기 가열유닛(120)에는 상기 소재(101)와 동일한 방향 및 상기 소재(101)의 이송속도와 적어도 동일한 속도로 상기 가열유닛(120)을 이송시키게 제공되는 이동유닛(130)이 연결될 수 있다.

상기 이동유닛은 상기 가열유닛(120)에 연결된 링크구조부재들(미도시) 및 상기 링크구조부재들(미도시)과 연동된 모터부재(미도시) 등으로 구현될 수 있으나 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 바가 아니며, 작업자 및 작업환경에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.

도 4에서 보이듯, 상기 가열유닛(120)은 상기 소재(101)의 성형완료 이후에 상기 소재(101)에서 제1 강도를 가지는 영역인 고강도영역(102)이 되는 영역에 대면하게 구비되되, 상기 제1 강도보다 낮은 강도인 제2 강도를 가지는 영역인 저강도영역이 되는 영역에는 비대면하게 구비되어 상기 소재(101)의 상기 고강도영역을 가열하게 제공될 수 있다.

상기 소재(101)에서 고강도영역은 상기 소재(101)의 일측에 위치한 제1 고강도영역(102a) 및 상기 제1 고강도영역으로부터 X축이 증가하는 방향으로 일정거리 이격된 제2 고강도영역(102b)을 포함할 수 있다.

상기 소재(101)에서 저강도영역은 상기 고강도영역이 아닌 영역이 될 수 있다.

제1 강도는 제2 강도보다 높은 값을 가지며, 상기 제1 강도 및 상기 제2 강도의 절대값은 요구되는 제품사양 등에 의해 결정될 수 있고, 반드시 본 발명에 의해 한정되는 바는 아니다.

가열유닛(120)은 상기 소재(101)의 상기 제1 고강도영역에 대면하는 제1 가열수단(220) 및 상기 제1 가열수단으로부터 X축이 증가하는 방향으로 일정거리 이격되고, 상기 소재(101)의 제2 고강도영역(102b)에 대면하는 제2 가열수단(320)을 포함할 수 있다.

그리고 상기 제1 가열수단은 상기 소재(101)의 상기 제1 고강도영역에 대면하여 상기 소재(101)를 가열하는 제1 가열부재(221) 및 그 내부에 상기 제1 가열부재(221)를 수용하고, 단열재를 포함하는 재질로 된 제1 단열부재(222)를 포함할 수 있고, 상기 제2 가열수단은 상기 소재(101)의 제2 고강도영역에 대면하여 상기 소재(101)를 가열하는 제2 가열부재(321) 및 그 내부에 상기 제2 가열부재(321)를 수용하고, 단열재를 포함하는 재질로 된 제2 단열부재(322)를 포함할 수 있다.

상기 소재(101)의 제1 고강도영역에는 상기 제1 가열부재(221)가 대면하는데 상기 제1 가열부재(221)는 제1 지지부재(223)에 의해 지지될 수 있다.

그리고 상기 제1 단열부재(222)는 단열재를 포함하는 재질로 되어 제1 가열부재(221) 및 제1 지지부재(223)를 수용할 수 있고, 제1 가열부재(221)가 상기 소재(101)를 가열하는 동안 열이 외부로 유출되는 것을 방지하여 가열 효율을 향상시키는 역할을 한다.

상기 제1 단열부재(222)의 재질은 PE, 경질우레탄폼 등을 포함할 수 있으나 이 또한 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니며 작업자 및 작업환경에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.

제1 가열부재(221)는 유도 가열 코일로 제공될 수 있고, 제1 고강도영역에 대면하여 상기 소재(101)의 제1 고강도영역을 일정 온도 및 일정 시간 동안 가열하는데 그 온도 및 시간은 제품의 요구사양 등에 의해 선택되어 적용될 수 있는 사항이다.

또한 일 실시 예에서 상기 제1 가열부재는 근적외선(NIR, Near InfraRed)을 사용하는 장비가 적용될 수도 있다. 그러나 제1 가열부재에 적용되는 가열 장비의 종류는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 바는 아니며 당업자에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있다.

그리고 상기 제1 단열부재(222) 및 상기 제1 지지부재(223)는 상기 제1 고강도영역 및 상기 제1 고강도영역의 주변 영역에 대면하게 구비될 수도 있다.

그리고 상기 제2 고강도영역에는 제2 가열부재(321)가 대면할 수 있고, 상기 제2 가열부재(321)는 제2 단열부재(322)의 내부에서 제2 지지부재(323)에 의해 지지될 수 있다.

그리고 상기 제2 단열부재(322) 및 상기 제2 지지부재(323) 또한 상기 제2 고강도영역 및 상기 제2 고강도영역의 주변 영역에 대면하게 구비될 수도 있다.

상기 제2 가열부재(321) 또한 유도 가열 코일로 제공될 수 있고, 상기 소재(101)의 제2 고강도영역을 일정 온도 및 일정 시간 동안 가열하는데 있어서 그 온도 및 시간은 제품의 요구사양 등에 의해 선택되어 적용될 수 있는 사항이다.

또한 일 실시 예에서 상기 제2 가열부재는 근적외선(NIR, Near InfraRed)을 사용하는 장비가 적용될 수도 있다. 그러나 제2 가열부재에 적용되는 가열 장비의 종류는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 바는 아니며 당업자에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있다.

한편, 제1 가열부재(221)는 제1 지지부재(223)에 연결되고, 제1 지지부재(223)는 제1 단열부재(222)에 연결되는 구조를 가질 수 있는데, 이러한 경우 이동유닛은 제1 단열부재(222)에 연결됨으로써 상기 제1 가열수단을 소재(101)의 이송 방향으로 이송시킬 수 있고, 제2 가열부재(321) 또한 제2 지지부재(323)에 연결되고, 제2 지지부재(323)는 제2 단열부재(322)에 연결되는 구조를 가질 수 있으며, 이러한 경우 이동유닛은 제2 단열부재(322)에 연결됨으로써 상기 제2 가열수단을 소재(101)의 이송 방향으로 이송시킬 수 있다.

이동유닛은 하나의 이동유닛이 제1 단열부재(222) 및 제2 단열부재(322)를 모두 이송시키게 구비될 수도 있고, 복수개의 이동유닛이 마련되어 제1 단열부재(222) 및 제2 단열부재(322) 각각에 일대일 대응되게 마련될 수도 있으나 이 또한 반드시 본 발명에 의해 한정되는 바는 아니다.

가열유닛(120)은 상기 X축이 증가하는 방향 또는 X축이 감소하는 방향으로 복수개가 구비될 수 있고, 상호 일정간격 이격될 수 있으며, 제품의 특성에 따라서는 이격되지 않을 수도 있다.

또한, 도 5에서 보이듯, 제1 가열수단 및 제2 가열수단은 제1 고강도영역 및 제2 고강도영역의 가열이 완료되면 X축이 감소하는 방향 즉, 소재(101) 이송방향에 대해 반대방향으로 이송되어 소재(101)의 또 다른 고강도영역 즉, 제3 고강도영역(102c) 및 제4 고강도영역(102d)을 가열할 수 있다.

제1 가열수단 및 제2 가열수단의 이러한 이동은 이동유닛에 의해 가능하다.

이에 따르면 제품의 연속적인 생산이 가능하고, 소재(101)가 이송되는 과정에서 연속적으로 이종강도의 형성이 가능하므로 제품 생산 효율성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 소재를 별도의 공정으로 이동시키지 않아도 소재의 롤포밍공정라인 상에서 소재에 강도 형성을 할 수 있으므로 공정의 효율성이 증대된다.

한편, 도 6에는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 성형 장치가 도시되어 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 성형 장치는 이송되는 소재(101)를 가압하는 롤포밍유닛(110), 상기 소재(101)의 이송방향으로 상기 롤포밍유닛에 후행되게 배치되어 기설정된 위치에서 상기 소재(101)를 가열하는 가열유닛(120), 상기 소재(101)의 이송방향으로 상기 가열유닛에 후행되게 배치되어 상기 소재(101)에 냉각유체를 공급하는 냉각유닛(140) 및 상기 가열유닛(120)에 연결되어 상기 가열유닛(120)의 작동 여부를 제어하는 제어유닛(150)을 포함할 수 있다.

도 7에서 보이듯, 상기 제어유닛(150)은 상기 소재(101)가 이송되어 상기 소재(101)의 성형완료 이후에 상기 소재(101)에서 제1 강도를 가지는 영역이 되는 고강도영역(102)이 상기 가열유닛(120)에 대면하는 동안에 상기 가열유닛(120)을 작동시키게 제공될 수 있다.

가열유닛(120)은 상기 소재(101)의 일면에 대면하게 구비되는 제1 가열플레이트(121), 상기 소재(101)의 타면에 대면하게 구비되는 제2 가열플레이트(122) 및 상기 제1 가열플레이트 및 상기 제2 가열플레이트에 구비되고, 상기 제어유닛에 의해 작동되어 상기 소재(101)를 가열하는 적어도 하나의 가열코일부재(123)를 포함할 수 있다.

상기 제어유닛(150)은 상기 가열코일부재(123)가 상기 고강도영역에 대면하는 동안에 상기 가열코일부재(123)를 온(on)시켜 작동시키고, 상기 가열코일부재가 상기 소재(101)에서 상기 고강도영역이 아닌 영역에 대면하는 동안에는 상기 가열코일부재를 오프(off)시켜 비작동시킬 수 있다.

고강도영역은 상기 소재(101) 일측에 위치는 제1 고강도영역(102a) 및 X축이 증가하는 방향으로 상기 제1 고강도영역에서 일정거리 이격된 제2 고강도영역(102b)을 포함할 수 있다.

상기 제어유닛은 소재(101)가 X축 방향으로 이송되는 동안, 추후 성형 완료된 소재(101) 즉, 최종 제품에서 고강도영역이 될 영역이 가열코일부재와 대면하는 동안에 상기 가열코일부재(123)를 온(on)시켜 작동시키도록 한다.

그리고 추후 성형 완료된 소재(101) 즉, 최종 제품에서 고강도영역이 아닐 영역이 상기 가열코일부재(123)와 대면하는 동안에는 상기 가열코일부재를 오프(off)시켜 가열코일부재의 작동을 중지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시 예에서는 도 8에서 보이듯, X축 방향으로 가열코일부재(123)의 개수를 늘리면 소재(101)에 다수의 고강도영역(102) 즉, 제1 고강도영역(102a), 제2 고강도영역(102b), 제3 고강도영역(102c) 및 제4 고강도영역(102d)을 소재(101)의 일회 이송으로 성형 완료할 수도 있다.

또한 이처럼 가열코일부재(123)를 복수개 마련하여 소재(101)를 단계적으로 가열하면 소재(101)를 특정 온도까지 빠르게 상승시킬 수 있고, 롤포밍 속도도 빨라지게 할 수 있다. 따라서 이는 생산성 향상에 기여하게 된다.

또한 본 발명의 일 실시 예에서 복수개의 가열코일부재(123)가 마련된 경우, 소재(101)의 이송방향으로 가장 선행되게 배치되는 가열코일부재(123)가 가열했던 영역을 상기 가열코일부재(123)에 후행되게 배치되는 또 다른 가열코일부재(123)가 다시 가열할 수 있다.

즉, 직전에 배치된 가열코일부재(123)에 의해 가열되었던 영역을 후행된 또 다른 가열코일부재(123)가 다시 가열할 수 있다는 것으로서, 소재(101)가 특정 온도가 되기까지 점진적으로 가열할 수 있게 하므로 이러한 방법은 소재(101)의 물성 제어에 효과적일 수 있다.

다만, 가열코일부재(123)의 개수는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니며, 이 또한 작업자 및 작업환경에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.

위에서 설명한 바에 의하면 소재(101)에 비드 등의 강도보강부재를 성형하지 않아도 소재(101)에 고강도영역을 성형할 수 있고, 이는 소재(101)의 설계 기준이 바뀔때마다 금형을 새롭게 설계하지 않아도 됨을 의미하므로 플랫폼 공용화에 활용 가능한 성형 장치를 얻을 수 있다.

이에 따르면, 성형 비용 및 성형 기간을 현저히 감소시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 가열코일부재(123)의 개수를 최소화하면서도 소재(101)에 다수의 고강도영역을 연속적으로 형성할 수 있어서 설비 간소화에 기여할 수 있고, 설비비 및 유지보수비를 절감할 수 있다.

한편, 다른 측면으로서의 본 발명은 성형 장치로 소재를 성형하여 이종강도를 가지는 제품을 성형하는 방법을 제공한다.

도 9에서 보이듯, 본 발명에 따른 성형 방법은 상기 소재를 일정 온도로 가열하는 가열수단이 상기 소재에서 제1 강도를 가지는 영역에 대면하고, 상기 소재에서 제2 강도를 가지는 영역에 비대면 한 상태에서 상기 소재와 상기 가열수단을 동일한 속도와 동일한 방향으로 이송시키는 제1 형성단계(S410), 상기 제1 형성단계 이후 실시되고, 상기 소재는 상기 제1 형성단계에서와 동일한 방향으로 이송하되, 상기 가열수단을 상기 제1 형성단계에서 이송시킨 방향이 아닌 방향으로 이송시키는 제2 형성단계(S420) 및 상기 제2 형성단계 이후 실시되고, 상기 가열수단을 상기 소재와 동일한 속도와 동일한 방향으로 이송시키는 제3 형성단계(S430)를 포함할 수 있다.

제2 성형단계는 가열수단을 제1 성형단계에서의 위치로 복귀시키는 작업이 수행되며, 제2 성형단계에서 원위치로 복귀된 가열수단은 소재의 또 다른 영역 즉, 소재의 또 다른 제1 강도영역을 가열하는 위치에 존재할 수 있다.

그리고 제3 성형단계에서 원위치로 복귀된 가열수단과 함께 소재를 동시에 이송하면 소재에 또 다른 제1 강도영역을 형성할 수 있으며, 이에 의해 소재에 연속적으로 이종강도를 형성할 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 성형 방법은 도 10에서 보이듯, 소재에 상기 소재를 가열하는 가열수단이 대면한 상태에서 상기 소재만을 이송시키는 제1 형성단계(S510), 상기 제1 형성단계 이전, 상기 제1 형성단계 중 및 상기 제1 형성단계 이후 중 어느 하나에 실시되고, 상기 소재에서 제1 강도를 가지는 영역이 상기 가열수단에 대면하는 동안 상기 가열수단을 작동시켜 상기 가열수단이 상기 소재를 가열하게 하는 제2 형성단계(S520) 및 상기 제2 형성단계 이후에 실시되고, 상기 소재에서 상기 제1 강도를 가지는 영역이 상기 가열수단과 비대면하는 동안 상기 가열수단을 비작동시켜 상기 소재의 가열을 중지하는 제3 형성단계(S530)를 포함할 수 있다.

이는 가열수단은 고정된 상태에서 소재만을 이송시키고, 가열수단의 온, 오프 만을 제어함으로써 소재에 이종강도를 형성하는 방법이다.

이 작업은 소재가 연속적으로 이송되는 동안 계속해서 실시될 수 있으며, 이 또한 소재에 연속적으로 이종강도의 형성이 가능하다.

도 11에는 본 발명의 상기 성형 장치에 의해 성형된 자동차 충돌부재(600)가 도시되어 있다.

도 11에 도시된 자동차 충돌부재(600)는 제1 강도를 가지는 영역(610)과 제2 강도를 가지는 영역(620)이 X축 방향으로 번갈아 가며 존재할 수 있다.

도 11에서 X축 방향은 소재가 성형되어 오는 과정에서 소재가 가열되는 동안에 이송되던 방향일 수도 있고, 성형 완료된 자동차 충돌부재(600)의 길이 방향이 될 수도 있다.

그리고 상기 자동차 충돌부재(600)의 성형에 사용되는 소재는 보론(B)을 포함하는 소재일 수 있다.

또한 상기 제1 강도의 절대값은 제2 강도의 절대값보다 높고, 상기 제1 강도는 적어도 인장강도 1400MPa일 수 있으며, 상기 제1 강도는 필요에 따라 인장강도 1400MPa을 초과하는 값을 가질 수 있다.

한편 상기 제2 강도는 인장강도 500MPa 내지 750MPa 중 어느 하나의 값을 가질 수 있다.

일 실시 예에서 자동차 충돌부재(600)의 일측 단부 및 상기 일측 단부로부터 일정 길이까지의 영역은 상기 제1 강도를 가지고, 타측 단부 및 상기 타측 단부로부터 일정 길이까지의 영역도 상기 제1 강도를 가질 수 있고, 상기 제1 강도 및 상기 제2 강도는 X축 방향으로 번갈아가며 존재할 수 있다.

이에 따르면 순차적으로 주름이 지는 자동차 충돌부재(600)를 얻을 수 있고, 자동차 충돌부재(600)의 제2 강도를 가지는 영역이 제1 강도를 가지는 영역에 비해 변형량이 크므로 자동차 충돌부재(600)에 충격이 가해질 시에 상기 자동차 충돌부재(600)는 순차적으로 주름이 잡히며 변형된다.

한편, 도 12에는 본 발명의 상기 성형 장치에 의해 성형된 자동차 충돌부재(600)의 또 다른 실시 예가 도시되어 있다.

도 12에 도시된 자동차 충돌부재(600)는 X축 상의 일측 단부에서부터 X축 방향으로 일정 거리 상에 연화부(630)가 존재할 수 있다.

상기 연화부(630)는 자동차 충돌부재(600)에 국소적으로 형성되며, 연화부(630)의 강도는 연화부(630)가 아닌 영역의 강도에 비해 낮은 강도를 가진다.

이에 따르면 연화부(630)의 변형량이 연화부(630)가 아닌 영역의 변형량보다 큰 자동차 충돌부재(600)를 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 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.

101 : 소재 102 : 고강도영역
110 : 롤포밍유닛 120 : 가열유닛
130 : 이동유닛 140 : 냉각유닛
150 : 제어유닛 220 : 제1 가열수단
320 : 제2 가열수단

Claims

삭제
이송되는 소재를 가압하는 롤포밍유닛;
상기 소재의 이송방향으로 상기 롤포밍유닛에 후행되게 배치되어 성형완료된 상기 소재를 가열하는 가열유닛;
상기 소재의 이송방향으로 상기 가열유닛에 후행되게 배치되어 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 냉각유닛; 및
상기 가열유닛에 연결되어, 상기 소재의 이송방향과 동일한 방향으로 상기 소재의 이송속도와 적어도 동일한 속도로 상기 가열유닛을 이송시키는 이동유닛
을 포함하고,
상기 가열유닛은, 성형완료된 상기 소재에서 제1 강도를 가지는 영역인 고강도영역이 되는 영역에 대면하게 구비되고, 상기 제1 강도보다 낮은 강도인 제2 강도를 가지는 영역인 저강도영역이 되는 영역에는 비대면하게 구비되어, 상기 소재의 상기 고강도영역을 가열하는 성형 장치.
제2항에 있어서,
상기 가열유닛은,
상기 소재의 상기 고강도영역에 대면하는 제1 가열수단; 및
상기 제1 가열수단으로부터 일정거리 이격되고, 상기 소재의 또 다른 고강도영역에 대면하는 제2 가열수단;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 가열수단은,
상기 소재의 상기 고강도영역에 대면하여 상기 소재를 가열하는 제1 가열부재; 및
그 내부에 상기 제1 가열부재를 수용하고, 단열재를 포함하는 재질로 된 제1 단열부재;를 포함하고,
상기 제2 가열수단은,
상기 소재의 또 다른 고강도영역에 대면하여 상기 소재를 가열하는 제2 가열부재; 및
그 내부에 상기 제2 가열부재를 수용하고, 단열재를 포함하는 재질로 된 제2 단열부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제3항에 있어서,
상기 가열유닛은,
상기 소재의 이송방향으로 복수개가 구비되되, 상호 일정 간격 이격되어 구비되는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열유닛은,
상기 소재의 이송방향에 대하여 반대방향으로 이동되게 구비되는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
이송되는 소재를 가압하는 롤포밍유닛;
상기 소재의 이송방향으로 상기 롤포밍유닛에 후행되게 배치되어 기설정된 위치에서 성형완료된 상기 소재를 가열하는 가열유닛;
상기 소재의 이송방향으로 상기 가열유닛에 후행되게 배치되어 상기 소재에 냉각유체를 공급하는 냉각유닛; 및
상기 가열유닛에 연결되어 상기 가열유닛의 작동 여부를 제어하는 제어유닛을 포함하고,
상기 가열유닛은,
상기 소재의 일면에 대면하게 구비되는 제1 가열플레이트;
상기 소재의 타면에 대면하게 구비되는 제2 가열플레이트; 및
상기 제1,2 가열플레이트에 구비되고, 상기 제어유닛에 의해 작동되어 상기 소재를 가열하는 적어도 하나의 가열코일부재
를 포함하고,
상기 제어유닛은, 성형완료된 상기 소재가 이송되는 중에 상기 가열코일부재가 상기 소재에서 제1 강도를 가지는 영역이 되는 고강도영역에 대면하는 동안에 상기 가열코일부재를 작동시키고, 상기 가열코일부재가 상기 소재에서 상기 제1 강도보다 낮은 강도인 제2 강도를 가지는 영역인 저강도영역이 되는 영역에 대면하는 동안에는 상기 가열코일부재를 비작동시키는 성형 장치.
삭제
삭제
삭제
삭제
제2항 또는 제7항의 상기 성형 장치에 의해 성형되어 제1 강도를 가지는 영역과 제2 강도를 가지는 영역이 번갈아 가며 존재하고,
자동차의 사이드 멤버를 구성하는 자동차 충돌부재.
제12항에 있어서,
상기 제1 강도는 상기 제2 강도보다 높은 것을 특징으로 하는 자동차 충돌부재.