KR102350482B1 - 자동차용 도어 임팩트 빔 성형 방법 - Google Patents

자동차용 도어 임팩트 빔 성형 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 도어 임팩트 빔 성형 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차용 도어 임팩트 빔 성형 방법은 초고장력강으로 제공되는 강판을 설정 온도로 가열하는 단계; 가열된 상기 강판을 금형 장치에 의해 프레스 성형하는 단계; 및 상기 강판을 프레스 성형하여 만들어진 도어 임팩트 빔을 상기 금형 장치에서 피어싱 성형하는 단계를 포함한다.

Description

자동차용 도어 임팩트 빔 성형 방법{Forming method of impact beam for car}
본 발명은 자동차용 도어 임팩트 빔 성형 방법에 관한 것이다.
자동차용 도어 임팩트 빔(Door Impact Beam)은 주행 중 차량 사고로부터 승객의 안전과 차량피해를 최소화할 수 있는 목적으로 인사이드 패널과 아웃사이드 패널 사이에 가로로 설치되는 보강제품이다.
자동차의 무게는 주행 효율 및 연비와 직결된다. 이에 따라, 자동차의 무게를 줄이기 위한 방안의 일환으로 도어 임팩트 빔 역시 설정 강도를 가지면서 경량으로 제공될 것이 요구된다.
본 발명은 효과적으로 자동차용 도어 임팩트 빔을 생산하기 위한 자동차용 도어 임팩트 빔 성형 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 초고장력강으로 제공되는 강판을 설정 온도로 가열하는 단계; 가열된 상기 강판을 금형 장치에 의해 프레스 성형하는 단계; 및 상기 강판을 프레스 성형하여 만들어진 도어 임팩트 빔을 상기 금형 장치에서 피어싱 성형하는 단계를 포함하는 자동차용 도어 임팩트 빔 성형 방법이 제공된다.
또한, 상기 금형 장치는, 하부 금형; 및 상부 금형을 포함하되, 상기 하부 금형의 상면 및 상기 상부 금형의 하면 중 하나에는 오목부가 형성되고, 다른 하나에는 상기 오목부에 대응하는 형상의 볼록부가 형성되되, 상기 오목부 및 상기 볼록부는 상기 하부 금형 및 상기 상부 금형의 길이 방향을 따라 설정 길이를 갖도록 제공되고, 상기 하부 금형의 길이 방향 단부의 폭 방향 외측 영역에는 하부 성형핀이 제공될 수 있다.
또한, 상기 금형 장치는 상기 상부 금형의 길이 방향 단부의 폭 방향 외측 영역에는 상기 하부 성형핀과 마주보는 위치에 상부 성형핀이 제공될 수 있다.
또한, 상기 하부 성형핀 및 상기 상부 성형핀은 상하로 승강 가능하게 제공되어, 상기 강판을 프레스 성형할 때 상기 강판의 반대 방향을 향해 설정 깊이 들어간 상태로 위치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 효과적으로 자동차용 도어 임팩트 빔을 생산하기 위한 자동차용 도어 임팩트 빔 성형 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도어 임팩트 빔 성형 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 강판 제공을 위한 압연 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 압연 장치의 압연 롤러를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도어 임팩트 빔의 성형에 사용되는 금형 장치의 중앙 영역의 단면도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도어 임팩트 빔의 성형에 사용되는 금형 장치의 길이 방향 단부 영역의 단면도이다.
도 6은 볼록부의 일부를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도어 임팩트 빔 성형 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도어 임팩트 빔 성형 방법에 사용될 강판(S)이 준비된다(S100). 강판(도 2의 S)은 인장강도가 980~1180MPa 인 초고장력강 소재가 사용된다.
도 2는 초고장력강 강판 성형을 위한 압연 장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 압연 장치의 압연 롤러를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 압연 장치(10)는 적어도 2쌍 이상의 압연 롤러(110, 120)를 포함한다. 이하 압연 롤러 쌍(100)들이 이격되어 배열되는 양 방향을 각각 전방 및 후방이라 한다.
한쌍의 압연 롤러(110, 120)는 상하로 설정 거리 이격되어 위치되도록 배열된다. 이에 따라, 강재는 서로 반대 방향으로 회전되는 상부 압연 롤러(110)와 하부 압연 롤러(120) 사이에서 가압되어, 설정 두께를 갖는 강판(S) 형상으로 가공된다.
상부 압연 롤러(110) 및 하부 압연 롤러(120) 중 적어도 하나에는 길이 방향 단부에는 슬립 방지부(130)가 제공된다. 보다 바람직하게, 상부 압연 롤러(110) 및 하부 압연 롤러(120)에 슬립 방지부(130)가 제공된다. 슬립 방지부(130)는 길이 방향의 일측 단부에 제공되거나, 양측 단부에 제공될 수 있다. 슬립 방지부(130)는 압연 롤러(110, 120)의 원주 방향을 따라 복수 제공된다. 슬립 방지부(130)는 압연 롤러(110, 120)의 길이 방향으로 설정 길이를 갖도록 제공된다. 슬립 방지부(130)는 외면을 향해 돌출된 돌기 또는 내측을 향해 설정 깊이 들어간 홈으로 제공될 수 있다. 슬립 방지부(130)에 의해 강재와 압연 롤러(110, 120) 사이의 미끄러 짐이 방지된다.
강재가 전방 또는 후방으로 이동되게, 전 후방으로 이격 배열된 압연 롤러(110, 120)쌍들은 동일한 방향으로 회전되어, 강재는 압연 롤러 쌍(100)들에 의해 일 방향으로 이송되면서 가압 성형된다. 또한, 압연 롤러 쌍(100)들은 반대되는 방향으로 회전 방향으로 변경되어, 강재는 전 후방 사이를 왕복 이동하면서 가압 성형될 수 있다.
강재가 가압 성형되는 동안 적어도 1회 이상, 전방에 위치된 압연 롤러(110, 120)쌍은 강재를 전방으로 이송시키고, 후방에 위치된 압연 롤러(110, 120)쌍은 강재를 후방으로 이송시키도록 회전 된다. 이에 따라, 강재는 전방에 위치된 압연 롤러 쌍(100) 및 후방에 위치된 압연 롤러 쌍(100)에 의해 전후방으로 연신된다. 일 예로, 압연 장치는 강재를 전방 또는 후방으로 1회 이동, 이후 강재를 타 방향으로 설정 거리 이동시킨 후 양방향으로 잡아당겨 연신 시키는 과정을 수회 반복 실시할 수 있다. 또한, 압연 롤러(110, 120)의 단부에 위치된 슬립 방지부(130)에 의해 연신 과정에서 강재와 압연 롤러(110, 120) 사이의 미끄러짐이 감소된다.
이후, 강판(S)은 설정 온도로 가열된다(S110). 강판(S)의 가열에는 전기로가 사용될 수 있다. 일 예로, 강판(S)은 930C의 온도 조건에서 4~5분 가열된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도어 임팩트 빔의 성형에 사용되는 금형 장치의 중앙 영역의 단면도이고, 도 5은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도어 임팩트 빔의 성형에 사용되는 금형 장치의 길이 방향 단부 영역의 단면도이고, 도 6은 볼록부의 일부를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 가열된 강판(S)은 금형 장치(200)에 의해 프레스 성형된다(S120).
금형 장치(200)는 하부 금형(210), 상부 금형(220)을 포함한다.
하부 금형(210)의 상면 및 상부 금형(220)의 하면 중 하나에는 오목부(211)가 형성되고, 다른 하나에는 오목부(211)에 대응하는 형상의 볼록부(221)가 형성된다. 도 4 및 도 5에는 하부 금형(210)에 오목부(211)가 형성되고, 상부 금형(220)에 볼록부(221)가 형성된 경우가 예시되었다. 오목부(211) 및 볼록부(221)는 금형 장치(200)의 길이 방향으로 따라 설정 길이를 갖도록 형성된다. 하부 금형(210) 및 상부 금형(220)은 냉각 유체가 내부를 흐르는 유로 등이 형성되는 방식으로 냉각 가능한 구조로 제공된다. 하부 금형(210) 및 상부 금형(220) 중 오목부(211)가 형성된 것은 볼록부(221)가 형성된 것보다 냉각 속도가 빠르게(또는 냉각 온도가 낮게) 제공된다. 이에 따라, 금형 장치(200)에 의해 성형된 도어 임팩트 빔은 볼록하게 성형되는 면은 상대적으로 강성이 크게 되고, 오목하게 성형되는 면은 상대적으로 연성이 크게 된다. 도어 임팩트 빔은 차량의 도어에 장착될 때, 볼록하게 성형된 면이 외측을 향하도록 제공된다. 이에 따라, 외측에서 도어 임팩트 빔에 힘이 작용하면, 볼록하게 성형된 면은 수축되고, 오목하게 성형된 면은 신장되는 형태가 된다. 이에 따라, 볼록하게 성형된 면은 강성이 크고, 오목하게 성형된 면은 연성이 크게 성형되면, 도어 임팩트 빔은 쉽게 휘어지거나 취성 파괴되는 정도가 감소될 수 있다.
하부 금형(210)의 길이 방향 단부의 폭 방향 외측 영역에는 하부 성형핀(215)이 위치되고, 상부 금형(220)에는 하부 성형핀(215)과 마주보는 위치에 상부 성형핀(225)이 위치된다. 하부 성형핀(215)은 하부 금형(210)의 상면에 노출되고, 상하로 이동 가능하게 제공된다. 상부 성형핀(225)은 상부 금형(220)의 하면에 노출되고, 상하로 이동 가능하게 제공된다. 하부 성형핀(215) 및 상부 성형핀(225)은 오목부(211) 및 볼록부(221)의 외측에 위치된다.
볼록부(221)의 외면에는 폭 방향을 따라 보조 성형 홈(223)이 형성된다. 보조 성형 홈(223)은 볼록부(221)의 길이 방향을 따라 설정 거리 이격되어 복수 제공될 수 있다.
가열된 강판(S)이 하부 금형(210)의 상면에 정렬되면, 상부 금형(220)이 하강하여 강판(S)을 가압한다. 또한, 하부 금형(210) 및 상부 금형(220)의 냉각에 의해 강판(S)은 냉각된다. 이 때, 하부 성형핀(215) 및 상부 성형핀(225)은 강판(S)의 반대 방향을 향해 설정 깊이 들어간 상태로 위치된다. 이에 따라, 강판(S)에서 하부 성형핀(215) 및 상부 성형핀(225)에 대응되는 위치는 금형 장치(200)와 이격되게 위치되어, 금형 장치(200)와 직접 접촉된 영역보다 냉각이 천천히 이루어 지고, 이에 따라 강도가 낮아 진다.
또한, 볼록부(221)에 형성된 보조 성형 홈(223)에 의해 강판(S)에서 오목하게 들어간 부분의 내면에는 폭 방향을 따라 인접한 영역보다 두께가 두꺼운 리브가 형성된다. 강판(S)을 프레스 가공한 도어 임팩트 빔에 힘이 작용하면, 도어 임팩트 빔에서 오목하게 들어가게 가공된 부분이 폭 방향으로 벌어지는 현상이 발생하고, 일단 도어 임팩트 빔이 폭 방향으로 벌어지면 강도가 급격히 낮아진다. 반면 본 발명의 일 실시 예에 따른 도어 임팩트 빔은 오목하게 들어간 부분에 인접한 영역보다 두께가 두꺼운 리브가 형성되어, 도어 임팩트 빔의 폭 방향 강도가 증가된다. 또한, 보조 성형 홈(223)에 의해 부분적으로 냉각 속도가 저하된 영역이 발생될 수 있다. 따라서, 도어 임팩트 빔은 오목하게 들어간 면과 볼록하게 돌출된 면의 강재의 조직 구성이 상이하게 형성되어, 소재의 연성 특성과 강성 특성이 조화를 이루게 된다.
이후, 프레스 성형에 의해 만들어진 도어 임팩트 빔은 피어싱 성형된다(S130). 상부 성형핀(225)은 하방으로 이동하거나, 하부 성형핀(215)이 상방으로 이동하여, 도어 임팩트 빔의 길이 단부의 폭 방향 외측 영역을 피어싱 한다. 이후, 프레스 성형 후 피어싱 된 도어 임팩트 빔이 금형 장치(200)에서 제거되면, 하부 성형핀(215)이 상승하거나, 상부 성형핀(225)이 하방으로 이동하여, 피어싱 과정에서 발생된 조각이 제거된다.
상부 성형핀(225) 또는 하부 성형핀(215)에 의해 피어싱 되는 영역은 다른 영역에 비해 강도가 낮게 제공되어, 상부 성형핀(225) 또는 하부 성형핀(215)에 의해 효과적으로 피어싱 될 수 있다. 또한, 도어 임팩트 빔은 금형 장치(200)에 고정된 상태로 피어싱이 이루어져, 정확한 위치에 피어싱이 이루어 질 수 있다. 피어싱이 이루어 진 영역은 브라켓에 대응되어, 도어 임팩트 빔을 차량의 도어에 고정 설치하는데 사용된다.
이후, 도어 임팩트 빔은 트리밍 처리될 수 있다(S140). 압연 장치(10)를 통한 강판(S)의 성형과정에서 강판(S)의 폭 방향 양측은 도어 임팩트 빔의 성형에 요구되는 폭보다 설정 치수만큼 크게 제공된다. 이에 따라, 슬립 방지부(130)에 의해 가압된 부분은 트리밍 과정에서 제거된다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 압연 장치 100: 압연 롤러 쌍
110: 상부 압연 롤러 120: 하부 압연 롤러
130: 슬립 방지부 200: 금형 장치
210: 하부 금형 220: 상부 금형
223: 보조 성형 홈

Claims (4)

  1. 초고장력강으로 제공되는 강판을 설정 온도로 가열하는 단계;
    가열된 상기 강판을 금형 장치에 의해 프레스 성형하는 단계; 및
    상기 강판을 프레스 성형하여 만들어진 도어 임팩트 빔을 상기 금형 장치에서 피어싱 성형하는 단계를 포함하되,
    상기 금형 장치는, 하부 금형; 및
    상부 금형을 포함하되,
    상기 하부 금형의 상면 및 상기 상부 금형의 하면 중 하나에는 오목부가 형성되고, 다른 하나에는 상기 오목부에 대응하는 형상의 볼록부가 형성되되,
    상기 오목부 및 상기 볼록부는 상기 하부 금형 및 상기 상부 금형의 길이 방향을 따라 설정 길이를 갖도록 제공되고,
    상기 하부 금형의 길이 방향 단부의 폭 방향 외측 영역에는 하부 성형핀이 제공되고,
    상기 하부 금형 및 상기 상부 금형은 냉각 유체가 내부를 흐르는 유로가 형성되어 냉각 가능한 구조로 제공되되, 상기 하부 금형 및 상기 상부 금형 중 상기 오목부가 형성된 것은 상기 볼록부가 형성된 것보다 냉각 속도가 빠르게 제공되어 성형된 도어 임팩트 빔은 볼록하게 성형되는 면은 상대적으로 강성이 크게 되고, 오목하게 성형되는 면은 상대적으로 연성이 크게 되도록 하고,
    상기 볼록부의 외면에는 냉각 속도 저하를 위해 폭 방향을 따라 보조 성형 홈이 형성되되, 상기 보조 성형 홈은 상기 볼록부의 길이 방향을 따라 이격되어 복수 제공되는 자동차용 도어 임팩트 빔 성형 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금형 장치는 상기 상부 금형의 길이 방향 단부의 폭 방향 외측 영역에는 상기 하부 성형핀과 마주보는 위치에 상부 성형핀이 제공되는 자동차용 도어 임팩트 빔 성형 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하부 성형핀 및 상기 상부 성형핀은 상하로 승강 가능하게 제공되어, 상기 강판을 프레스 성형할 때 상기 강판의 반대 방향을 향해 설정 깊이 들어간 상태로 위치되는 자동차용 도어 임팩트 빔 성형 방법.
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