KR102450454B1 - 프레스 성형 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 프레스 성형 방법은, 천판부(3)와 종벽부(7)와 플랜지부(9)를 갖고, 높이 방향으로 볼록 형상으로 만곡하는 볼록 형상 만곡 부위(11)와 오목 형상으로 만곡하는 오목 형상 만곡 부위(13)를 갖는 프레스 성형품(1)을 성형함으로써, 볼록 형상 만곡 부위(11) 및 오목 형상 만곡 부위(13) 각각의 길이 방향 양측에 있어서의 종벽부(7)에 상당하는 종벽 상당면부(33)에 비드부(37)가 형성된 중간 성형품(31)을 성형하는 예비 성형 공정과, 중간 성형품(31)의 비드부(37)를 압궤함으로써 종벽 상당면부(33)에 의사 전단 변형을 유발하여 프레스 성형품(1)을 성형하는 본성형 공정을 구비하고, 상기 예비 성형 공정에 있어서, 비드부(37)는, 볼록 형상 만곡 부위(11)측의 단부가 천판부(3)와 종벽부(7)의 사이의 천판측 능선부(5)에 상당하는 기선(35)으로부터 떨어지고, 반대측의 단부가 기선(35)에 근접하도록 경사져 있는 것이다.

Description

프레스 성형 방법
본 발명은, 프레스 성형(press forming) 방법에 관한 것으로, 특히, 천판부(top portion), 종벽부(side wall portion) 및 플랜지부(flange portion)를 갖고, 측면에서 볼 때 길이 방향을 따라 높이 방향으로 볼록 형상 및 오목 형상으로 만곡하는 프레스 성형품을 성형하는 프레스 성형 방법에 관한 것이다.
프레스 성형이란, 강판(steel sheet) 등의 금속 재료(metallic material)를 금형(die of press forming)으로 협압(挾壓)함으로써, 금형의 형상을 전사하여 가공을 행하는 방법이다. 특히, 자동차 부품(automotive parts)의 대부분은 프레스 성형에 의해 제작되고 있다. 요즘에는, 자동차 차체의 경량화(weight reduction of automotive body)의 관점에서 차체 부품(automotive body part)에 고강도인 강판(high-strength steel sheet)(고장력 강판(high-tension steel sheet))을 사용하는 경향이 강해지고 있다. 강판이나 그 외 금속 재료의 특성으로서, 강도가 증가하면 연성(elongation)은 부족해지는 경향이 된다. 이에 따라, 고장력 강판의 프레스 성형에서는 균열(fracture)이나 주름(wrinkles)과 같은 성형 불량이 자주 발생하여 문제가 되고 있다.
자동차의 골격 부품(structural parts) 중에서, 리어 사이드 멤버(rear side member)나 플로어 크로스(floor cross) 등 급준하게 만곡(curve)한 형상을 갖는 만곡 부품은, 균열이나 주름이 발생하기 쉬워 난(難)성형 부품으로 되어 있다. 최근에는 자동차 회사·부품 회사는 더 한층의 경량화를 목표로 하여, 그들 만곡 부품에 고장력 강판을 적용하는 검토가 되어 있고, 균열·주름을 얼마나 억제하면서 프레스 성형을 행할지가 과제가 되고 있다.
균열이나 주름을 억제하여 만곡 부품을 프레스 성형하는 기술이 지금까지 몇 가지 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 상면에서 볼 때 만곡한 L자 부품(L-shaped part)의 프레스 성형에 있어서, 플랜지와 종벽을 성형하는 성형력을 이용하여 재료의 펀치(punch) 저면에서 슬라이드(slide)시켜 성형함으로써, 펀치 바닥의 주름과 플랜지의 균열을 회피하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 길이 방향으로 만곡한 단면 햇 형상(hat-shaped cross section)의 만곡 프레스 부품의 프레스 성형에 있어서, 예비 성형에서 블랭크재(blank material)의 폭 방향 단부에 절곡부를 부여하고, 당해 절곡부를 남긴 상태에서 상기 만곡 프레스 부품을 성형함으로써, 플랜지부에 있어서의 주름의 발생을 억제하는 기술이 개시되어 있다. 당해 기술에 의하면, 예비 성형에 있어서 블랭크재의 폭 방향 단부에 절곡부를 부여함으로써 폭 방향 단부의 강성(stiffness)이 높아져, 길이 방향으로 줄어드는 힘에 대하여 대항력이 커지기 때문에, 만곡 형상에 기인한 두께 초과(excess metal)에 의해 길이 방향으로 줄어드는 힘이 작용해도, 플랜지부에 있어서의 주름의 발생을 억제할 수 있다고 되어 있다.
또한, 균열이나 주름의 발생을 억제하는 것을 목적으로 하여, 비드(bead)를 부여하여 만곡 부품을 프레스 성형하는 기술이 몇 가지 제안되어 있다. 특허문헌 3에는, 소재(blank material)의 단부를 평면에서 보았을 때에 곡률(curvature)을 갖고, 또한 측면에서 보았을 때에 종벽면의 하방에 플랜지면을 갖는 형상으로 1 공정으로 프레스 가공함에 있어서, 종벽면에 볼록 형상 비드를 부여하고, 그의 바로 아래의 플랜지면에는 오목 형상 비드를 부여함으로써, 소재 성형부의 주름 발생을 억제하는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 4에는, 평면에서 볼 때 만곡하는 만곡부와 햇형의 횡단면 형상을 갖는 프레스 부품을 자유 굽힘 공법(bend forming)에 의해 1 공정으로 프레스 가공함에 있어서, 상기 만곡부의 내주측의 플랜지에 균열을 발생시키지 않고 상기 프레스 부품을 제조하는 기술이 개시되어 있다. 당해 기술에 의하면, 블랭크에 있어서의 상기 만곡부의 내주측의 플랜지에 성형되는 부분의 근방(외측)에 볼록 형상의 비드를 성형함으로써, 자유 굽힘 공법에 있어서의 재료의 회전을 촉진시키고 당해 플랜지부에 유입되는 재료의 양이 증가하여, 당해 플랜지부에서의 균열을 방지할 수 있다고 되어 있다.
특허문헌 5에는, 천판부와 종벽부와 플랜지부를 갖는 프레스 성형 부품을, 균열이나 플랜지 주름의 발생 위치의 근방에 상당하는 소재의 위치에 비드 형상을 예비 성형하고, 그 후, 당해 비드 형상을 예비 성형한 소재로부터 프레스 성형하는 기술이 개시되어 있다. 당해 기술에 의하면, 프레스 성형 부품을 성형하는 경우에 균열이나 플랜지 주름이 발생하는 위치 부근에, 근방에 위치하는 비드 형상이 찌부러짐으로써(squashed), 거기로부터 재료가 공급되기 때문에, 소재가 지나치게 연장되어 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있음과 함께, 플랜지부로부터의 재료 유입이 지나치게 많아 플랜지 주름이 발생하는 것을 방지할 수 있다고 되어 있다.
일본특허 제5168429호 공보 일본특허 제5965159호 공보 일본공개특허공보 2010-115674호 WO2017/006793호 공보 WO2015/115348호 공보
그러나, 특허문헌 1에 개시되어 있는 기술에서는, 펀치 바닥에 좌 면(mounted surface) 등의 형상이 있는 경우나, 봉지 형상과 같은 닫힌 형상인 경우는 재료를 크게 움직이게 할 수 없기 때문에, 적용 가능한 부품이 한정적이었다. 또한, 특허문헌 2에 개시되어 있는 기술에서는, 플랜지부의 절곡 형상은 다음 공정에서 평탄하게 성형할 필요가 있지만, 굽힘 습성(curl)이 잔존해 버릴 우려가 있었다. 특히, 자동차 부품의 경우, 플랜지는 다른 부품과의 접합면(joining surface)이 되는 경우가 많고, 높은 면 정밀도가 요구되기 때문에, 본성형 방법의 적용에는 주의가 필요했다.
또한, 특허문헌 3 및 특허문헌 4에 개시되어 있는 기술은 모두, 1 공정으로 프레스 가공하는 것으로, 주름 발생 또는 균열을 방지하기 위해 부여한 비드가 그대로 남아 버린다는 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 5에 개시되어 있는 기술에서는, 소재에 예비 성형한 비드를 찌부러뜨림으로써 비드 직교 방향의 변형(deformation)을 완화하는 것이지만, 예비 성형하는 비드의 방향이나, 당해 비드가 찌부러졌을 때의 재료의 흐름의 방향에 관해서는 개시되어 있지 않고, 균열이나 주름을 효과적으로 방지할 수 없는 경우가 있었다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그의 목적은, 천판부, 종벽부 및 플랜지부를 갖고, 측면에서 볼 때 길이 방향을 따라 높이 방향으로 볼록 형상 및 오목 형상으로 만곡하는 프레스 성형품을 프레스 성형함에 있어서, 균열이나 주름을 발생시키는 일 없이 양호한 프레스 성형품을 얻을 수 있는 프레스 성형 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 프레스 성형 방법은, 천판부와, 당해 천판부로부터 천판측 능선부(ridge line)를 경유하여 연속하는 종벽부와, 당해 종벽부로부터 연속하는 플랜지부를 갖고, 측면에서 볼 때 길이 방향을 따라 높이 방향으로 볼록 형상으로 만곡하는 볼록 형상 만곡 부위(curved portion)와 오목 형상으로 만곡하는 오목 형상 만곡 부위를 갖는 프레스 성형품을 성형하는 것으로서, 상기 볼록 형상 만곡 부위를 사이에 두고 길이 방향 양측의 부위에 있어서의 상기 종벽부에 상당하는 면부와, 상기 오목 형상 만곡 부위를 사이에 두고 길이 방향 양측의 부위에 있어서의 상기 종벽부에 상당하는 면부에, 상기 천판측 능선부에 상당하는 기선(baseline)에 대하여 경사져 연재하는 볼록 형상 및/또는 오목 형상의 비드부가 형성된 중간 성형품(preformed part)을 성형하는 예비 성형 공정(preformed process)과, 당해 중간 성형품에 있어서의 상기 비드부를 압궤하여(squashing) 상기 종벽부에 상당하는 면부를 당해 비드부의 장축에 직교하는 비드 직교 방향으로 신장시킴으로써, 당해 종벽부에 상당하는 면부에 의사 전단 변형(pseudo shear deformation)을 유발하여 상기 프레스 성형품을 성형하는 본성형 공정(main forming process)을 구비하고, 상기 예비 성형 공정에 있어서, 상기 볼록 형상 만곡 부위를 사이에 두고 형성된 비드부는, 당해 비드부의 장축의 볼록 형상 만곡 부위측에 위치하는 단부가 상기 기선으로부터 떨어지고(farther from the baseline) 반대측에 위치하는 단부가 상기 기선에 근접하도록 경사지고, 상기 오목 형상 만곡 부위를 사이에 두고 형성된 비드부는, 당해 비드부의 장축의 오목 형상 만곡 부위측에 위치하는 단부가 상기 기선에 근접하고 반대측에 위치하는 단부가 상기 기선으로부터 떨어지도록 경사져 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 프레스 성형 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 예비 성형 공정에 있어서 형성되는 상기 비드부는, 당해 비드부의 장축과 상기 기선이 이루는 각도 θ가, 5° 이상 60° 이하인 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 프레스 성형 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 비드부의 장축과 상기 기선이 이루는 각도 θ는, 상기 본성형 공정에 있어서의 상기 프레스 성형품의 성형 방향과 상기 천판측 능선부가 이루는 각도 중 예각측의 각도를 θ1로 했을 때, θ≥90°－θ1의 관계를 충족하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 프레스 성형 방법에 의하면, 볼록 형상 만곡 부위 및 오목 형상 만곡 부위에 인접하는 부위의 종벽부가 의사 전단 변형을 받아 성형됨으로써 볼록 형상 만곡 부위 및 오목 형상 만곡 부위에 있어서의 압축 변형 또는 인장 변형을 저감할 수 있기 때문에, 천판부, 종벽부 및 플랜지부를 갖고 측면에서 볼 때 길이 방향을 따라 높이 방향으로 볼록 형상 및 오목 형상으로 만곡하는 프레스 성형품을 프레스 성형함에 있어서, 균열이나 주름을 발생시키는 일 없이 양호한 프레스 성형품을 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법에 있어서의 성형 과정을 설명하는 도면이다((a) 블랭크, (b) 중간 성형품, (c) 프레스 성형품).
도 2는, 본 발명에 있어서 성형 대상으로 하는 프레스 성형품을 설명하는 도면이다((a) 사시도, (b) 측면도).
도 3은, 본 발명에서 성형 대상으로 하는 프레스 성형품을 종래의 프레스 성형 방법으로 성형했을 때의 재료의 움직임과, 당해 프레스 성형품에 있어서의 인장 변형 및 압축 변형이 생기는 부위를 설명하는 도면이다.
도 4는, 본 발명에 이른 경위에 있어서, 전단 변형을 유발하여 종벽부를 성형한 프레스 성형품을 설명하는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법에 의해 프레스 성형품을 성형했을 때의 재료의 움직임을 설명하는 도면이다.
도 6은, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법에 있어서, 중간 성형품에 형성된 비드부가 찌부러뜨려지는 것에 의한 재료의 움직임과, 천판측 능선부에서 굽혀지는 것에 의한 재료의 움직임과, 본성형 공정에 있어서의 재료의 움직임(의사 전단 변형)의 각각을 설명하는 도면이다.
도 7은, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법에 있어서, 예비 성형 공정으로 성형하는 중간 성형품의 다른 실시 형태를 나타내는 도면이다(그의 1).
도 8은, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법에 있어서, 예비 성형 공정으로 성형하는 중간 성형품의 다른 실시 형태를 나타내는 도면이다(그의 2).
도 9는, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법에 있어서, 예비 성형 공정으로 중간 성형품에 형성하는 비드부의 형상의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 10은, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법에 있어서 적용하는 폼 성형(crash forming)을 설명하는 도면이다.
도 11은, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법에 있어서 적용하는 패드(pad)를 이용한 폼 성형을 설명하는 도면이다.
도 12는, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법에 있어서 적용하는 드로우 성형(deep drawing)을 설명하는 도면이다.
도 13은, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법에 있어서 적용하는 패드를 이용한 드로우 성형을 설명하는 도면이다.
도 14는, 실시예에 있어서 성형 대상으로 한 프레스 성형품을 나타내는 도면이다((a) 사시도, (b) 상면도, (c) 측면도).
도 15는, 실시예에 있어서 성형 대상으로 한 프레스 성형품의 단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법을 설명함에 앞서, 본 발명에서 성형 대상으로 하는 프레스 성형품과, 당해 프레스 성형품을 성형할 때에 균열이나 주름이 발생하는 이유, 나아가서는, 본 발명에 이른 경위에 대해서 설명한다. 또한, 도면에 있어서의 X축, Y축 및 Z축은 각각, 프레스 성형품의 길이 방향, 폭 방향 및 높이 방향을 나타내는 것이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 프레스 성형품의 높이 방향은, 당해 프레스 성형품의 성형 방향과 일치하는 것으로 하고 있다.
<프레스 성형품>
본 발명에서 대상으로 하는 프레스 성형품(1)은, 도 2에 일 예로서 나타내는 바와 같이, 천판부(3)와, 천판부(3)로부터 천판측 능선부(5)를 경유하여 연속하는 종벽부(7)와, 종벽부(7)로부터 연속하는 플랜지부(9)를 갖는 단면 햇 형상이고, 측면에서 볼 때 길이 방향을 따라 높이 방향으로 볼록 형상으로 만곡하는 볼록 형상 만곡 부위(11)와 오목 형상으로 만곡하는 오목 형상 만곡 부위(13)를 갖는 것이다. 그리고, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 길이 방향 양측에는 직선부(15) 및 직선부(17)가 형성되고, 오목 형상 만곡 부위(13)의 길이 방향 양측에는 직선부(17) 및 직선부(19)가 형성되어 있다. 또한, 볼록 형상 만곡 부위(11)는, 측면에서 볼 때 볼록 형상으로 만곡한 원호의 중심이 플랜지부(9)측에 있고, 오목 형상 만곡 부위(13)는, 측면에서 볼 때 오목 형상으로 만곡한 원호의 중심이 천판부(3)측에 있다.
이와 같이, 본 발명에서 성형 대상으로 하는 프레스 성형품은, 길이 방향을 따라 높이 방향으로 만곡하는 것이면 좋고, 성형 방향을 Z 방향으로 하면, 프레스 성형품은, 프레스축(press stroke axis)을 포함한 ZX 평면으로 만곡, 즉, 측면에서 볼 때 만곡하는 형상의 것으로 한다.
프레스 성형품(1)을 측면에서 보았을 때의 성형 중에 있어서의 재료의 움직임을 도 3에 나타낸다. 블랭크(금속판)를 프레스 성형하면, 당해 블랭크는 천판부(3)와 종벽부(7)의 사이의 천판측 능선부(5)에서 굽혀지고, 천판측 능선부(5)에 대하여 직교 방향(도 3 중의 화살표의 방향)으로 재료가 움직인다. 그리고, 플랜지부(9)와 천판부(3)는, 길이 방향의 선길이차가 생긴다.
이에 따라, 볼록 형상 만곡 부위(11)에 있어서는, 천판부(3)에서는 인장 변형(tensile deformation)이 작용하여 균열이 생기기 쉽고, 플랜지부(9)에서는 압축 변형(compressive deformation)이 작용하여 주름이 생기기 쉽다. 그 반대로, 오목 형상 만곡 부위(13)에 있어서는, 천판부(3)에서는 압축 변형이 작용하여 주름이 생기기 쉽고, 플랜지부(9)에서는 인장 변형이 작용하여 균열이 생기기 쉽다.
이 점에서, 프레스 성형품(1)을 성형할 때에 균열이나 주름의 발생을 억제하기 위해서는, 볼록 형상 만곡 부위(11) 및 오목 형상 만곡 부위(13)의 성형 과정에 있어서, 천판부(3)나 플랜지부(9)에 인장 변형이나 압축 변형을 발생시키지 않도록 성형 과정에 있어서의 재료의 움직임을 바꿈으로써, 천판부(3)와 플랜지부(9)에서 생기는 길이 방향의 선길이차를 저감하는 것이 중요하다고 생각된다.
그래서, 본 발명자는, 이를 실현하는 구체적인 방법을 예의 검토했다. 그 결과, 천판부(3)와 플랜지부(9)에서 생기는 길이 방향의 선길이차를 저감하기 위해서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 직선부(15, 17, 19)에 있어서의 종벽부(7a, 7b, 7c)가 전단 변형을 받아 성형되도록 하면 좋은 것을 착상했다. 그리고, 종벽부(7a, 7b, 7c)가 전단 변형을 받아 성형되기 위해서는, 천판부(3)와 플랜지부(9)를 강력하게 사이에 끼우고, 종벽부(7a, 7b, 7c)에 전단력(shear force)을 가할 필요가 있지만 현실적이지 않다. 그래서, 프레스 성형품(1)을 성형하는 공정을 2개로 나누고, 제1 공정에서는, 종벽부(7a, 7b, 7c)의 성형 과정에 있어서 전단 변형을 받는 바와 같은 재료의 움직임을 제어하기 위한 형상을 부여하고, 제2 공정에서는, 당해 재료의 움직임을 제어하는 형상을 부여한 부위에 의사적인 전단 변형을 유발하여 종벽부(7a, 7b, 7c)를 성형하면 좋다는 것에 생각이 미쳤다. 본 발명은, 상기 검토에 기초하여 이루어진 것으로서, 이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법에 대해서 설명한다.
<프레스 성형 방법>
본 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법은, 도 2에 나타내는 프레스 성형품(1)을 성형하는 것으로서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 블랭크(21)를 중간 성형품(31)으로 예비 성형하는 예비 성형 공정과, 중간 성형품(31)을 프레스 성형품(1)으로 성형하는 본성형 공정을 구비한 것이다. 이하, 상기 각 공정에 대해서 설명한다.
≪예비 성형 공정≫
예비 성형 공정은, 도 1(a)∼(b)에 나타내는 바와 같이, 블랭크(21)를 중간 성형품(31)으로 예비 성형하는 공정으로, 중간 성형품(31)은, 프레스 성형품(1)의 볼록 형상 만곡 부위(11)를 사이에 두고 길이 방향 양측의 직선부(straight portion)(15, 17)에 있어서의 종벽부(7a, 7b)(도 1(c) 참조)에 상당하는 부위인 종벽 상당면부(33a, 33b)와, 오목 형상 만곡 부위(13)를 사이에 두고 길이 방향 양측의 직선부(17, 19)에 있어서의 종벽부(7b, 7c)(도 1(c) 참조)에 상당하는 부위인 종벽 상당면부(33b, 33c)에, 천판측 능선부(5)에 상당하는 기선(35)에 대하여 경사져 연재하는 비드부(37)(37a, 37b, 37c)가 형성된 것이다.
그리고, 볼록 형상 만곡 부위(11)를 사이에 두고 길이 방향 양측이 되는 종벽 상당면부(33a, 33b)에 형성된 비드부(37a, 37b)는, 비드부(37a, 37b)의 장축의 볼록 형상 만곡 부위(11)측에 위치하는 단부(37a2, 37b1)가 기선(35)으로부터 떨어지고, 반대측에 위치하는 단부(37a1, 37b2)가 기선(35)에 근접하도록 경사져 있다. 또한, 오목 형상 만곡 부위(13)를 사이에 두고 길이 방향 양측이 되는 종벽 상당면부(33b, 33c)에 형성된 비드부(37b, 37c)는, 비드부(37b, 37c)의 장축의 오목 형상 만곡 부위(13)측에 위치하는 단부(37b2, 37c1)가 기선(35)에 근접하고, 반대측에 위치하는 단부(37b1, 37c2)가 기선(35)으로부터 떨어지도록 경사져 있다.
또한, 비드부(37)의 경사 각도에 대해서는, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 비드부(37)가 형성되는 종벽 상당면부(33)에 있어서 비드부(37)의 장축과 기선(35)이 이루는 각도 중 예각측의 각도 θ가 5° 내지 60°의 범위인 것이 바람직하다. 나아가서는, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 후술하는 본성형 공정에 있어서의 프레스 성형품(1)의 성형 방향과 천판측 능선부(5)가 이루는 각도 중 예각측의 각도를 θ1로 했을 때, 비드부(37)의 장축과 기선(35)이 이루는 각도 θ는, θ≥θ2(＝90°－θ1)의 관계를 충족하는 것이 바람직하다. 또한, 비드부(37)의 각도 θ의 적합 범위에 대해서는, 후술하는 실시예로 실증한다.
≪본성형 공정≫
본성형 공정은, 도 1(b)∼(c)에 나타내는 바와 같이, 중간 성형품(31)에 있어서의 비드부(37)를 압궤하고, 종벽 상당면부(33)를 비드부(37)의 장축에 직교하는 비드 직교 방향으로 신장시킴으로써, 종벽 상당면부(33)에 의사 전단 변형을 유발하여 프레스 성형품(1)을 성형하는 공정이다.
본성형 공정에서는, 프레스 성형품(1)의 성형용의 금형을 이용하여 중간 성형품(31)을 성형 대상으로 하면 좋고, 이에 따라, 예비 성형 공정에서 부여된 비드부(37)는 찌부러뜨려져 평탄한 형상이 된다. 또한, 전술과 같이, 예비 성형 공정에 있어서 비드부(37)의 장축과 기선(35)이 이루는 각도 θ가, θ＝θ2인 경우(도 5(b) 참조), 비드부(37)의 비드 직교 방향과 본성형 공정에 있어서의 성형 방향이 일치하기 때문에(도 5(b) 참조), 본성형 공정에 있어서 비드부(37)가 압궤되었을 때에 가장 효율 좋게 비드부(37)가 비드 직교 방향으로 신장하여, 종벽 상당면부(33)에 의사 전단 변형을 효과적으로 유발할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 있어서의 균열 및 주름 저감 효과의 메커니즘을 설명한다. 도 6에, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법에 의한 재료의 움직임을 나타낸다. 통상의 프레스 성형 방법에서는, 전술과 같이, 재료(블랭크)는 천판측 능선부(5)에서 굽혀지기 때문에, 종벽부(7)는, 천판측 능선부(5)에 대하여 직교 방향으로 재료가 이동하도록 성형된다(도 3).
이에 대하여, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법에서는, 예비 성형 공정으로 성형된 중간 성형품(31)을 프레스 성형품(1)으로 성형할 때, 종벽 상당면부(33)에 형성된 비드부(37)는 찌부러뜨려져 신장되는 변형이 된다. 이 때, 비드부(37)의 재료는, 비드부(37)의 장축에 직교하는 방향(비드 직교 방향)으로 이동한다. 이에 따라, 도 6에 나타내는 바와 같이, 비드부(37)가 찌부러뜨려지는 것에 의한 재료의 움직임의 프레스 성형 방향 성분과 천판측 능선부(5)에서 능선 직교 방향으로 굽혀지는 것에 의한 재료의 움직임의 프레스 성형 방향 성분이 상승되고, 또한, 비드부(37)가 찌부러뜨려지는 것에 의한 재료의 움직임의 프레스 성형 직교 방향 성분과 천판측 능선부(5)에서 능선 직교 방향으로 굽혀지는 것에 의한 재료의 움직임의 프레스 성형 직교 방향 성분이 상쇄되어 재료가 움직이고, 종벽부(7)가 형성된다. 그 결과, 천판부(3)와 플랜지부(9)에 생기는 길이 방향의 선길이차가 저감하고, 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 있어서의 인장 변형, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 플랜지부(9)에 있어서의 압축 변형이 완화되어, 균열과 주름의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 플랜지부(9)에 있어서의 압축 변형이 완화되어 프레스 성형품(1)이 성형됨으로써, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)에 있어서의 인장 변형도 완화되어 성형되고, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)에 있어서의 균열을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 있어서의 인장 변형이 완화되어 프레스 성형품(1)이 성형됨으로써, 오목 형상 만곡 부위(13)의 천판부(3)에 있어서의 압축 변형도 완화되고, 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 있어서의 주름도 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 전술의 특허문헌 5에 개시되어 있는 기술은, 블랭크에 있어서의 종벽부에 상당하는 부위에 볼록 형상 또는 오목 형상의 비드부를 예비 성형하고, 당해 비드부를 찌부러뜨려 목표로 하는 프레스 성형품을 성형한다는 점에 관해서는, 일견하면 본 발명에 따른 프레스 성형 방법과 닮아 있다.
그러나, 특허문헌 5에 개시되어 있는 기술은, 1공정째에 있어서 균열이 발생하는 부위, 즉 천판부나 주름이 발생하는 플랜지부에 연속하는 종벽부에 직접 비드부를 예비 성형하고, 계속되는 2공정째에 있어서 당해 비드부가 찌부러뜨려져, 균열이 발생하는 부위로의 재료 유입과 주름이 발생하는 부위로부터의 재료 유출을 촉진하는 것이다.
이에 대하여, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법은, 균열이나 주름이 없는 천판부나 플랜지부에 연속하는 종벽부에 비드부를 형성하고, 2공정째인 본성형 공정에 있어서 당해 비드부를 압궤하여 당해 종벽부에 전단 변형을 유발함으로써, 길이 방향의 압축 변형 및 인장 변형을 억제하고, 균열과 주름의 발생을 억제하는 것이다. 이와 같이, 특허문헌 5에 개시되어 있는 기술과 본 발명에 따른 프레스 성형 방법은, 기술적 특징이 상이한 것으로서, 얻어지는 작용 효과에도 차이가 있다.
또한, 예비 성형 공정으로 형성하는 비드부(37)는, 전술과 같이, 기선(35)에 대하여 경사져 있는 것이면 좋지만, 비드부(37)의 각도 θ가 5° 이상 60° 이하로 하는 것이 바람직하다.
특히, θ≥θ2(＝90°－θ1)의 경우, 비드부(37)가 찌부러뜨려지는 것에 의한 프레스 성형 방향의 재료의 움직임과 천판측 능선부(5)에서 능선 직교 방향으로 굽혀지는 것에 의한 프레스 성형 방향의 재료의 움직임이 상승되고, 또한, 비드부(37)가 찌부러뜨려지는 것에 의한 프레스 성형 직교 방향의 재료의 움직임과 천판측 능선부(5)에서 능선 직교 방향으로 굽혀지는 것에 의한 프레스 성형 직교 방향의 재료의 움직임이 상쇄되어, 종벽부에 상당하는 면부의 전단 변형량을 크게 할 수 있기 때문에, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 플랜지부(9)에 있어서의 압축 변형과 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 있어서의 인장 변형을 더욱 완화할 수 있다.
또한, θ＝θ2(＝90°－θ1)의 경우, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 성형 방향과 비드부가 압궤되어 신장하는 방향이 일치하기 때문에, 본성형 공정에 있어서 비드부(37)를 가장 효율 좋게 비드 직교 방향으로 신장할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 중간 성형품(31)에 있어서 비드부(37)와 기선(35)이 이루는 각도 θ를 변화시킴으로써, 본성형 공정에서의 성형 중에 재료를 소망하는 방향으로 움직이게 할 수 있기 때문에, 여러 가지의 성형 조건(forming condition)이나 성형(forming)에 제공하는 블랭크의 재료 강도(material strength)에 대응할 수 있다.
또한, 본 발명은, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 평판 형상의 블랭크에 비드부(37)만을 부여한 형상의 중간 성형품(31)을 예비 성형 공정으로 성형하는 것에 한정되지 않고, 본성형 공정으로 성형하는 프레스 성형품(1)에 가까운 형상의 것에 비드부를 부여한 것이라도 좋다.
예를 들면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 높이 방향으로 볼록 형상 및 오목 형상으로 만곡하는 천판부(43)나, 천판부(43)로부터 천판측 능선부(45)를 경유하여 연속하는 종벽 상당면부(47)와, 플랜지부(49)를 갖고, 종벽 상당면부(47)에 비드부(51)가 형성된 중간 성형품(41)을 성형하는 것이라도 좋다.
중간 성형품(41)과 프레스 성형품(1)의 단면도를 도 8에 나타낸다. 중간 성형품(41)에 있어서의 종벽 상당면부(47)의 각도 φ는, 프레스 성형품(1)의 종벽부(7)의 각도 φ0보다 작고, 중간 성형품(41)의 종벽 높이 h를 프레스 성형품(1)의 종벽 높이 h0보다도 낮게 함으로써, 본성형 공정에 있어서 비드부(51)를 압궤하면서 종벽 상당면부(47)를 종벽부(7)로 성형할 수 있다.
또한, 중간 성형품(41)에 있어서의 천판측 능선부(45)는, 천판부(43)와 종벽 상당면부(47)를 접속하는 굽혀진 형상이기 때문에(도 8 참조), 천판측 능선부(45)와 종벽 상당면부(47)에 있는 비드부(51)가 동일 평면상에 위치하지 않는다.
또한, 상기의 설명에 있어서, 비드부(37)(도 1(b)) 또는 비드부(51)(도 7)는 평면에서 볼 때 타원 형상의 것이지만(도 9(a)), 본 발명은 이 형상에 한정하는 것이 아니고, 도 9(b)∼(e)에 나타내는 바와 같은 형상의 것이라도 좋다.
또한, 예비 성형 공정에 있어서 중간 성형품에 형성하는 비드부의 높이나 개수에는 제한은 없지만, 비드부의 높이를 높고, 추가로 수많은 비드부를 형성함으로써, 비드부가 형성된 종벽 상당면부의 단면 선길이가 커져, 본성형 공정에 있어서 비드부를 평탄하게 성형할 때의 재료의 이동을 보다 증대시킬 수 있고, 균열이나 주름을 저감하는 보다 좋은 효과가 얻어진다. 또한, 비드부는, 장축에 직교하는 단면이 볼록 형상이라도 오목 형상의 어느 것이라도 좋다. 나아가서는, 볼록 형상의 비드부와 오목 형상의 비드부 각각의 장축이 교대로 형성된 것이라도 좋다. 또한, 비드부의 장축은 평행이 되도록 하면 좋다.
비드부를 형성하는 위치는, 도 1에 나타내는 직선부(15, 17, 19)와 같이, 균열이나 주름이 발생하는 볼록 형상 만곡 부위(11)나 오목 형상 만곡 부위(13)에 인접한 부위나, 만곡의 정도가 완만한 부위인 것이 바람직하다. 또한, 중간 성형품에 형성하는 비드부는, 그의 단부가 볼록 형상 만곡 부위의 종벽 상당면부나 오목 형상 만곡 부위의 종벽 상당면부에 다소 들어간 것이라도 좋다.
또한, 본 발명에 있어서의 예비 성형 공정과 본성형 공정에 있어서의 프레스 공법으로서는, 폼 성형과 드로우 성형의 어느 것이나 적용할 수 있다.
도 10에, 폼 성형에 있어서의 금형(61)과 블랭크(21)의 단면도의 일 예를 나타낸다. 폼 성형은, 상형의 다이(63)와 하형의 펀치(65)로 블랭크(21)를 사이에 끼워넣어 성형하는 공법으로서, 본 발명에 따른 예비 성형 공정과 본성형 공정의 어느 것에도 적용 가능하다. 또한, 본 발명은, 도 11에 나타내는 바와 같은 패드(77)를 구비한 금형(71)을 이용하여, 펀치(75)의 펀치 저부(75a)와 쌍이 되는 패드(77)에 의해 블랭크(21)에 있어서의 천판부에 상당하는 면부를 누르면서 다이(73)와 펀치(75)로 폼 성형하는 것이라도 좋다.
도 12에, 드로우 성형에 있어서의 금형(81)과 블랭크(21)의 단면도를 나타낸다. 드로우 성형은, 다이(83)와 블랭크 홀더(85)로 블랭크(21)를 보유 지지(保持)한 채로 다이(83)와 블랭크 홀더(85)를 펀치(87)측으로 하강(상대 이동)시킴으로써 성형하는 공법으로서, 본 발명에 따른 예비 성형 공정과 본성형 공정의 어느 것에도 적용 가능하다. 또한, 본 발명은, 도 13에 나타내는 바와 같은 패드(99)를 구비한 금형(91)을 이용하여, 펀치(97)의 펀치 저부(97a)와 쌍이 되는 패드(99)에 의해 블랭크(21)에 있어서의 천판부에 상당하는 면부를 누름과 함께, 다이(93)와 블랭크 홀더(95)로 블랭크(21)를 보유 지지하면서 드로우 성형하는 것이라도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법은, 강판뿐만 아니라, 금속판이면 좋다. 예를 들면, 도금 강판(coated steel sheet), 알루미늄판(aluminum sheet), 알루미늄 합금판(aluminum alloy sheet) 등을 들 수 있다.
실시예
본 발명의 프레스 성형 방법에 의한 작용 효과에 대해서, 구체적인 프레스 성형 실험을 행했기 때문에 이하에 설명한다.
실험은, 도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이, 높이 방향으로 볼록 형상으로 만곡하는 볼록 형상 만곡 부위(11)와 오목 형상으로 만곡하는 오목 형상 만곡 부위(13)를 갖고 단면 햇 형상의 프레스 성형품(1)을 프레스 성형하는 것으로 했다. 프레스 성형품(1)에 있어서, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 만곡 곡률 반경(curvature radis), 오목 형상 만곡 부위(13)의 Z축 방향의 만곡 곡률 반경 모두 R150이다. 또한, 볼록 형상 만곡 부위(11)와 오목 형상 만곡 부위(13)의 길이 방향에 인접하여 형성된 직선부(15, 17, 19) 각각의 종벽부(7)에 있어서의 천판측 능선부(5)와 성형 방향이 이루는 각도 중 예각측의 각도 θ1(도 5(b))은 모두, 70°이다. 또한, 실험에 있어서, 재료에는 판두께 1.2㎜의 1180㎫급 강판(1180㎫ grade steel sheet)을 사용했다.
본 실시예에서는, 본 발명에 따른 예비 성형 공정에 의해 중간 성형품을 성형하고, 계속하여 본성형 공정에 의해 당해 중간 성형품을 프레스 성형품으로 성형한 것을 본 발명예로 했다. 여기에서, 예비 성형 공정에서의 프레스 공법에 대해서는 폼 성형(도 10 참조) 또는 드로우 성형(도 12 참조)으로 하고, 본성형 공정에서의 프레스 공법에 대해서도 폼 성형 또는 드로우 성형으로 했다. 또한, 예비 성형 공정 및 본성형 공정 모두, 패드를 이용하여 성형을 행한 경우에 대해서도 검토했다(도 11 및 도 13 참조). 또한, 드로우 성형에 있어서는, 블랭크 홀더(blank holder) 하중(load)을 50tonf로 하고, 패드를 이용한 경우에 있어서는, 패드 하중을 10tonf로 했다.
예비 성형 공정은, 도 1(b)에 나타내는 바와 같은 평판 형상의 블랭크에 비드부(37)만을 부여한 형상의 중간 성형품(31)을 성형하는 경우와, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같은 천판부(43)와 종벽 상당면부(47)가 이루는 각도 φ를 30°로 한 중간 성형품(41)을 성형하는 경우의 2종류로 했다. 그리고, 중간 성형품(31) 및 중간 성형품(41)의 어느 것에 있어서도, 비드부(37)의 장축과 천판측 능선부(5)에 상당하는 기선(35)이 이루는 각도 θ(도 5(a)) 및, 비드부(51)와 천판측 능선부(45)에 상당하는 기선 이루는 각도 θ는, 모두, 3°, 5°, 20°, 60° 및 70°의 5조건으로 했다.
또한, 비드부를 형성하지 않고 프레스 성형품(1)을 1 공정으로 성형하는 것을 종래예, 본 발명예와 마찬가지로 예비 성형 공정과 본성형 공정의 2 공정으로 프레스 성형품(1)을 성형하는 것으로서, 예비 성형 공정에 있어서 중간 성형품에 형성하는 비드부의 각도 θ(도 1(b) 참조)가 본 발명의 적합 범위 외로 한 것을 비교예로 했다.
본 실시예에서는, 프레스 성형품(1)의 플랜지부(9)와 천판부(3)에 있어서의 균열과 주름의 유무에 의해 성형성을 평가했다. 균열 평가에 대해서는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)와 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 있어서의 균열의 유무를 관찰하여, 균열이 있는 경우는 ×, 균열은 없기는 하지만 판두께 감소에 의한 네킹(necking)이 있는 경우는 △, 균열·네킹이 일절 없는 경우는 ○로 했다. 주름 평가에 대해서는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 플랜지부(9)와 오목 형상 만곡 부위(13)의 천판부(3)에 있어서의 주름의 유무를 관찰하여, 현저한 주름이 있는 경우는 ×, 미소한 주름이 있는 경우는 △, 주름이 일절 없는 경우는 ○로 했다. 표 1에, 성형 조건과 성형성의 평가 결과를 나타낸다.
Figure 112021066889295-pct00001
표 1의 가장 좌측란에 기재되어 있는 A∼E는, 예비 성형 공정 및 본성형 공정에 있어서의 프레스 공법과 패드의 유무를 동일한 조건으로 한 발명예 및 비교 예의 그룹을 나타내는 것이다.
그룹 A는, 예비 성형 공정에 있어서 평판 형상의 중간 성형품(31)을 성형하는 것으로 하고, 예비 성형 공정을 폼 성형, 본성형 공정을 폼 성형으로 하고, 예비 성형 공정 및 본성형 공정 모두 패드 없음으로 한 것이다(본 발명예 1∼본 발명예 5).
본성형이 동일한 패드 없음의 폼 성형에 의해 1 공정으로 프레스 성형품(1)을 성형한 종래예 1은, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)와 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 판두께 감소에 의한 네킹이 생겼다. 종래예 1과 비교하여, 본 발명예 1과 본 발명예 5는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)와 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 판두께 감소에 의한 네킹이 생겼다. 또한, 본 발명예 2와 본 발명예 4는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)에는 균열도 네킹도 생기지 않고, 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 네킹이 생겼다. 또한, 비드부(37)의 각도 θ를 20°로 한 본 발명예 3은, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)와 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 균열도 네킹도 생기지 않았다.
또한, 종래예 1은, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 플랜지부(9)와 오목 형상 만곡 부위(13)의 천판부(3)에 분명하게 알 수 있는 큰 주름이 생겼다. 종래예 1과 비교하여, 본 발명예 1, 본 발명예 2와 본 발명예 5는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 플랜지부(9)와 오목 형상 만곡 부위(13)의 천판부(3)에 미소한 주름이 생겼다. 또한, 본 발명예 3과 본 발명예 4는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 플랜지부(9)에는 미소한 주름은 생겼지만, 오목 형상 만곡 부위(13)의 천판부(3)에는 주름이 생기지 않았다.
그룹 B는, 예비 성형 공정에 있어서 평판 형상의 중간 성형품(31)을 성형하는 것으로 하고, 예비 성형 공정을 폼 성형, 본성형 공정을 드로우 성형으로 하고, 예비 성형 공정 및 본성형 공정 모두 패드 없음으로 한 것이다(본 발명예 11∼본 발명예 15).
본성형이 동일한 패드 없음의 드로우 성형에 의해 1 공정으로 프레스 성형품(1)을 성형한 종래예 2는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)에 분명한 균열이 생겼다. 종래예 2와 비교하여, 본 발명예 11, 본 발명예 12, 본 발명예 14와 본 발명예 15는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)에 네킹이 생겼다.
또한, 종래예 2는, 오목 형상 만곡 부위(13)의 천판부(3)에 분명한 주름이 생겼다. 종래예 2와 비교하여, 본 발명예 11∼본 발명예 15는, 오목 형상 만곡 부위(13)의 천판부(3)에 미소한 주름이 생겼다.
그룹 C는, 예비 성형 공정에 있어서 평판 형상의 중간 성형품(31)을 성형하는 것으로 하고, 예비 성형 공정을 폼 성형, 본성형 공정을 폼 성형으로 하고, 예비 성형 공정을 패드 없음, 본성형 공정을 패드 있음으로 한 것이다(본 발명예 21∼본 발명예 25).
본성형이 동일한 패드 있음의 폼 성형에 의해 1 공정으로 프레스 성형품(1)을 성형한 종래예 3은, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)에 판두께 감소에 의한 네킹이 생기고, 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 균열이 생겼다. 종래예 3과 비교하여, 본 발명예 21과 본 발명예 25는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)와 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 네킹이 생겼다. 또한, 본 발명예 22와 본 발명예 24는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)에는 균열도 네킹도 생기지 않고, 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 네킹이 생겼다. 또한, 비드부(37)의 각도 θ를 20°로 한 본 발명예 23은, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)와 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 균열도 네킹도 생기지 않았다.
또한, 종래예 3은, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 플랜지부(9)에 분명하게 알 수 있는 큰 주름이 생겼다. 종래예 3과 비교하여, 본 발명예 21∼본 발명예 25는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 플랜지부(9)에 미소한 주름이 생겼다. 또한, 본 발명예 25는, 오목 형상 만곡 부위(13)의 천판부(3)에 미소한 주름이 생겼다.
그룹 D는, 예비 성형 공정에 있어서 평판 형상의 중간 성형품(31)을 성형하는 것으로 하고, 예비 성형 공정을 폼 성형, 본성형 공정을 드로우 성형으로 하고, 예비 성형 공정을 패드 없음, 본성형 공정을 패드 있음으로 한 것이다(본 발명예 31∼본 발명예 35).
본성형이 동일한 패드 있음의 드로우 성형에 의해 1 공정으로 프레스 성형품(1)을 성형한 종래예 4는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)에 균열이 생기고, 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 네킹이 생겼다. 종래예 4와 비교하여, 본 발명예 31, 본 발명예 32, 본 발명예 35는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)에 네킹이 생겼다. 또한, 본 발명예 33과 본 발명예 34는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)에는 균열도 네킹도 생기지 않았다.
또한, 종래예 4는, 오목 형상 만곡 부위(13)의 천판부(3)에 미소한 주름이 생겼다. 종래예 4와 비교하여, 본 발명예 31, 본 발명예 32, 본 발명예 34, 본 발명예 35는, 오목 형상 만곡 부위(13)의 천판부(3)에 미소한 주름이 생겼다. 또한, 본 발명예 33은, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 플랜지부(9)와 오목 형상 만곡 부위(13)의 천판부(3)와 주름이 생기지 않았다.
그룹 E는, 예비 성형 공정에 있어서 종벽 상당면부(47)의 각도 φ를 30°로 한 중간 성형품(41)을 성형하는 것으로 하고, 예비 성형 공정을 패드 없음, 본성형 공정을 패드 있음으로 한 것이다(본 발명예 41∼본 발명예 45).
본성형이 동일한 패드 있음의 폼 성형에 의해 1 공정으로 프레스 성형품(1)을 성형한 종래예 3은, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)에 판두께 감소에 의한 네킹이 생기고, 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 균열이 생겼다. 종래예 3과 비교하여, 본 발명예 41과 본 발명예 45는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)와 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 네킹이 생겼다. 또한, 본 발명예 42와 본 발명예 44는, 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 네킹이 생겼다. 또한, 본 발명예 43은, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 천판부(3)와 오목 형상 만곡 부위(13)의 플랜지부(9)에 균열도 네킹도 생기지 않았다.
또한, 종래예 3은, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 플랜지부(9)에 분명하게 알 수 있는 큰 주름이 생겼다. 종래예 3과 비교하여, 본 발명예 41, 본 발명예 42는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 플랜지부(9)에 미소한 주름이 생겼다. 또한, 본 발명예 45는, 오목 형상 만곡 부위(13)의 천판부(3)에 미소한 주름은 생겼다. 또한, 본 발명예 43, 본 발명예 44는, 볼록 형상 만곡 부위(11)의 플랜지부(9)와 오목 형상 만곡 부위(13)의 천판부(3)에 주름이 생기지 않았다.
또한, 예비 성형 공정에 있어서의 패드의 유무의 효과에 대해서, 본 발명예 43과 본 발명예 51을 비교하면, 예비 성형 공정에 있어서 패드를 이용하지 않았던 본 발명예 43과 마찬가지로, 예비 성형 공정에 있어서 패드를 이용한 본 발명예 51에 있어서도, 볼록 형상 만곡 부위(11)와 오목 형상 만곡 부위(13)에 있어서의 균열과 주름의 쌍방을 방지할 수 있는 것을 알 수 있었다.
이상, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법에 의하면, 높이 방향으로 볼록 형상 및 오목 형상으로 만곡한 프레스 성형품을, 균열과 주름의 쌍방을 억제하여 성형할 수 있는 것이 나타났다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 의하면, 천판부, 종벽부 및 플랜지부를 갖고, 측면에서 볼 때 길이 방향을 따라 높이 방향으로 볼록 형상 및 오목 형상으로 만곡하는 프레스 성형품을 프레스 성형함에 있어서, 균열이나 주름을 발생시키는 일 없이 양호한 프레스 성형품을 얻을 수 있는 프레스 성형 방법을 제공할 수 있다.
1 : 프레스 성형품
3 : 천판부
5 : 천판측 능선부
7, 7a, 7b, 7c : 종벽부
9 : 플랜지부
11 : 볼록 형상 만곡 부위
13 : 오목 형상 만곡 부위
15, 17, 19 : 직선부
21 : 블랭크
31 : 중간 성형품
33, 33a, 33b, 33c : 종벽 상당면부
35 : 기선
37, 37a, 37b, 37c : 비드부
37a1, 37a2, 37b1, 37b2, 37c1, 37c2 : 단부
41 : 중간 성형품
43 : 천판부
45 : 천판측 능선부
47, 47a, 47b, 47c : 종벽 상당면부
49 : 플랜지부
51, 51a, 51b, 51c : 비드부
61 : 금형(폼 성형)
63 : 다이
65 : 펀치
71 : 금형(폼 성형)
73 : 다이
75 : 펀치
75a : 펀치 저부
77 : 패드
81 : 금형(드로우 성형)
83 : 다이
85 : 블랭크 홀더
87 : 펀치
91 : 금형(드로우 성형)
93 : 다이
95 : 블랭크 홀더
97 : 펀치
97a : 펀치 저부
99 : 패드

Claims (3)

  1. 천판부와, 상기 천판부로부터 천판측 능선부를 경유하여 연속하는 종벽부와, 상기 종벽부로부터 연속하는 플랜지부를 갖고, 측면에서 볼 때 길이 방향을 따라 높이 방향으로 볼록 형상으로 만곡하는 볼록 형상 만곡 부위와 오목 형상으로 만곡하는 오목 형상 만곡 부위를 갖는 프레스 성형품을 성형하는 것으로서,
    상기 볼록 형상 만곡 부위를 사이에 두고 길이 방향 양측의 부위에 있어서의 상기 종벽부에 상당하는 면부와, 상기 오목 형상 만곡 부위를 사이에 두고 길이 방향 양측의 부위에 있어서의 상기 종벽부에 상당하는 면부에, 상기 천판측 능선부에 상당하는 기선에 대하여 경사져 연재하는 볼록 형상 및/또는 오목 형상의 비드부가 형성된 중간 성형품을 성형하는 예비 성형 공정과,
    상기 중간 성형품에 있어서의 상기 비드부를 압궤하여 상기 종벽부에 상당하는 면부를 상기 비드부의 장축에 직교하는 비드 직교 방향으로 신장시킴으로써, 상기 종벽부에 상당하는 면부에 의사 전단 변형(pseudo shear deformation)을 유발하여 상기 프레스 성형품을 성형하는 본성형 공정을 구비하고,
    상기 예비 성형 공정에 있어서, 상기 볼록 형상 만곡 부위를 사이에 두고 형성된 비드부는, 상기 비드부의 장축의 볼록 형상 만곡 부위측에 위치하는 단부가 상기 기선으로부터 떨어지고 반대측에 위치하는 단부가 상기 기선에 근접하도록 경사지고, 상기 오목 형상 만곡 부위를 사이에 두고 형성된 비드부는, 상기 비드부의 장축의 오목 형상 만곡 부위측에 위치하는 단부가 상기 기선에 근접하고 반대측에 위치하는 단부가 상기 기선으로부터 떨어지도록 경사져 있는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 예비 성형 공정에 있어서 형성되는 상기 비드부는, 상기 비드부의 장축과 상기 기선이 이루는 각도 θ가, 5° 이상 60° 이하인 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비드부의 장축과 상기 기선이 이루는 각도 θ는, 상기 본성형 공정에 있어서의 상기 프레스 성형품의 성형 방향과 상기 천판측 능선부가 이루는 각도 중 예각측의 각도를 θ1로 했을 때, θ≥90°－θ1의 관계를 충족하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
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