KR102513575B1 - 핫 스탬핑용 금형 장치 및 핫 스탬핑 부품의 제조 방법 - Google Patents

핫 스탬핑용 금형 장치 및 핫 스탬핑 부품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 블랭크를 서로 다른 온도 범위를 가지는 복수의 구간을 구비한 가열로 내로 투입하는 단계; 상기 블랭크를 가열하는 단계; 상기 가열된 블랭크를 상기 가열로로부터 하부 금형과 상부 금형을 포함하는 금형 장치로 이송하는 단계; 및 상기 이송된 블랭크를 상기 하부 금형과 상기 상부 금형으로 가압하여 핫 스탬핑 부품을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 하부 금형 및 상기 상부 금형은 각각 상기 핫 스탬핑 부품의 플랜지부를 성형하는 제1 부분 및 상기 핫 스탬핑 부품의 에지부를 성형하는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분에는 적어도 하나의 홈이 형성된 핫 스탬핑 부품의 제조 방법이 개시된다.

Description

핫 스탬핑용 금형 장치 및 핫 스탬핑 부품의 제조 방법{MOLD FOR HOT STAMPING AND MANUFACTURING METHOD OF HOT STAMPING COMPONENT}
본 발명은 핫 스탬핑용 금형 장치 및 핫 스탬핑 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
세계적으로 환경 규제, 및 연비 규제가 강화되면서 보다 가벼운 차량 소재에 대한 필요성이 증가하고 있다. 이에 따라, 초고강력강과 핫 스탬핑 강에 대한 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다. 핫 스탬핑 공정은 보편적으로 강판 등의 소재를 소정의 온도로 가열한 후, 가열된 상태에서 소재를 프레스 성형하고, 금형 내부에서 소재를 냉각함으로써, 고강도의 성형체를 제조하는 공정이다.
이때, 가열된 소재를 프레스 형성하고 냉각하는 공정은 금형 장치 내에서 동시에 이루어진다. 이와 관련된 기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0110251호(발명의 명칭: 핫 스탬핑용 금형 장치) 등이 있다.
제10-2017-0110251호
본 발명의 실시예들은 상부 금형 및 하부 금형의 일부분에 각각 홈을 형성하여 블랭크가 과냉각되어 제조된 핫 스탬핑 부품의 인성이 저하되거나 수소취성이 발생하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있는 핫 스탬핑용 금형 장치 및 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 블랭크를 서로 다른 온도 범위를 가지는 복수의 구간을 구비한 가열로 내로 투입하는 단계; 상기 블랭크를 가열하는 단계; 상기 가열된 블랭크를 상기 가열로로부터 하부 금형과 상부 금형을 포함하는 금형 장치로 이송하는 단계; 및 상기 이송된 블랭크를 상기 하부 금형과 상기 상부 금형으로 가압하여 핫 스탬핑 부품을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 하부 금형 및 상기 상부 금형은 각각 상기 핫 스탬핑 부품의 플랜지부를 성형하는 제1 부분 및 상기 핫 스탬핑 부품의 에지부를 성형하는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분에는 적어도 하나의 홈이 형성된 핫 스탬핑 부품의 제조 방법이 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 블랭크를 가열하는 단계는, 상기 투입된 블랭크를 단계적으로 가열하는 다단 가열 단계; 및 상기 다단 가열된 블랭크를 균열 온도에서 가열하는 균열 가열 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 홈의 깊이는 0.3mm 이상 20mm 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 하부 금형 및 상기 상부 금형은 각각 상기 핫 스탬핑 부품의 평탄부를 성형하는 제3 부분을 더 포함하고, 상기 블랭크 중 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분과 접촉되는 부분의 냉각 속도와 상기 제3 부분과 접촉되는 부분의 냉각 속도의 비는 0.8 미만일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 부분에 적어도 하나의 홈이 형성되는 경우, 상기 홈의 면적은 상기 제1 부분의 면적의 50% 이상일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 부분에 적어도 하나의 홈이 형성되는 경우, 상기 홈의 면적은 상기 제2 부분의 면적의 50% 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 핫 스탬핑 부품의 하단면 형상을 가지는 하부 금형; 및 상기 핫 스탬핑 부품의 상단면 형상을 가지며 상기 하부 금형과 블랭크를 가압하는 상부 금형;을 구비하고, 상기 하부 금형 및 상기 상부 금형은 각각 상기 핫 스탬핑 부품의 플랜지부를 성형하는 제1 부분 및 상기 핫 스탬핑 부품의 에지부를 성형하는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분에는 적어도 하나의 홈이 형성된 핫 스탬핑용 금형 장치가 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 홈의 깊이는 0.3mm 이상 20mm 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 하부 금형 및 상기 상부 금형은 각각 상기 핫 스탬핑 부품의 평탄부를 성형하는 제3 부분을 더 포함하고, 상기 블랭크 중 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분과 접촉되는 부분의 냉각 속도와 상기 제3 부분과 접촉되는 부분의 냉각 속도의 비는 0.8 미만일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 부분에 적어도 하나의 홈이 형성되는 경우, 상기 홈의 면적은 상기 제1 부분의 면적의 50% 이상일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 부분에 적어도 하나의 홈이 형성되는 경우, 상기 홈의 면적은 상기 제2 부분의 면적의 50% 이상일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 상부 금형 및 하부 금형의 일부분에 각각 홈을 형성하여 블랭크가 과냉각되어 제조된 핫 스탬핑 부품의 인성이 저하되거나 수소취성이 발생하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다.
도 1 및 도 2는 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도들이다.
도 3은 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법의 가열 단계에 있어서, 복수의 구간을 구비한 가열로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 핫 스탬핑용 금형 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 핫 스탬핑용 금형 장치의 상부 금형이 하강하여 블랭크의 성형이 이루어진 상태를 도시한 단면도이다
도 6은 일 실시예에 따른 핫 스탬핑용 금형 장치를 이용하여 제조된 핫 스탬핑 부품을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 핫 스탬핑용 금형 장치의 일부분을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과, 및 특징 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기, 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
도 1 및 도 2는 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도들이다.
이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 설명한다.
일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법은 블랭크 형성 단계(S100), 블랭크 투입 단계(S200), 가열 단계(S300), 이송 단계(S400), 성형 단계(S500), 및 냉각 단계(S600)를 포함할 수 있다. 가열 단계(S300)는 다단 가열 단계(S310) 및 균열 가열 단계(S320)를 포함할 수 있다.
먼저, 블랭크 형성 단계(S100)에서는 블랭크(30, 도 4 참조)를 형성하는 단계일 수 있다. 블랭크 형성 단계(S100)에서 블랭크(30)는 강재를 재단하여 형성된 것일 수 있다. 예컨대, 블랭크(30)는 강재를 강 슬라브에 열간압연 또는 냉간압연한 후 소둔 열처리하는 과정을 통해 제조될 수 있다. 또한, 소둔 열처리 이후에, 소둔 열처리된 강재의 적어도 일면에 Al-Si 도금층 또는 Zn 도금층을 형성할 수 있다.
블랭크 형성 단계(S100) 이후에 블랭크 투입 단계(S200)가 이루어질 수 있다. 블랭크 투입 단계(S200)에서는 서로 다른 온도 범위를 가지는 복수의 구간을 구비한 가열로 내에 블랭크(30)를 투입하는 단계일 수 있다.
블랭크 투입 단계(S200) 이후에 가열 단계(S300)가 수행될 수 있다. 가열 단계(S300)는 서로 다른 온도 범위를 가지는 복수의 구간을 구비한 가열로 내에서 블랭크(30)를 가열하는 단계일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가열 단계(S300)는 다단 가열 단계(S310) 및 균열 가열 단계(S320)를 포함할 수 있다. 다단 가열 단계(S310)와 균열 가열 단계(S320)는 블랭크(30)가 가열로 내에 구비된 복수의 구간을 통과하며 가열되는 단계일 수 있다.
다단 가열 단계(S310)는 블랭크(30)를 단계적으로 가열하는 단계일 수 있고, 균열 가열 단계(S320)는 균일한 온도로 다단 가열된 블랭크(30)를 가열하는 단계일 수 있다. 다단 가열 단계(S310)에서는 블랭크(30)가 가열로 내에 구비된 복수의 구간을 통과하며 단계적으로 승온될 수 있다.
가열로 내에 구비된 복수의 구간 중 다단 가열 단계(S310)가 수행되는 구간은 복수의 구간으로 구비될 수 있다. 다단 가열 단계(S310)가 수행되는 복수의 구간에서 각 구간의 온도는 블랭크(30)가 투입되는 가열로의 입구로부터 블랭크(30)가 취출되는 가열로의 출구 방향으로 높아지도록 설정될 수 있다. 따라서, 다단 가열 단계(S310)에서는 블랭크(30)가 단계적으로 승온될 수 있다. 다단 가열 단계(S310) 이후에 균열 가열 단계(S320)가 이루어질 수 있다. 균열 가열 단계(S320)에서는 다단 가열된 블랭크(30)가 Ac3 내지 1000℃의 온도로 설정된 가열로의 구간을 통과하며 열처리될 수 있다. 바람직하게는, 균열 가열 단계(S320)에서는 다단 가열된 블랭크(30)를 930℃ 내지 1000℃의 온도에서 균열 가열할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 균열 가열 단계(S320)에서는 다단 가열된 블랭크(30)를 950℃ 내지 1000℃의 온도에서 균열 가열할 수 있다. 또한, 가열로 내에 구비된 복수의 구간 중 균열 가열 단계(S320)가 수행되는 구간은 적어도 하나 이상일 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법의 가열 단계에 있어서, 복수의 구간을 구비한 가열로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 가열로는 서로 다른 온도 범위를 가지는 복수의 구간을 구비할 수 있다. 보다 구체적으로, 가열로는 제1 온도 범위(T1)를 가지는 제1 구간(P1), 제2 온도 범위(T2)를 가지는 제2 구간(P2), 제3 온도 범위(T3)를 가지는 제3 구간(P3), 제4 온도 범위(T4)를 가지는 제4 구간(P4), 제5 온도 범위(T5)를 가지는 제5 구간(P5), 제6 온도 범위(T6)를 가지는 제6 구간(P6), 및 제7 온도 범위(T7)를 가지는 제7 구간(P7)을 구비할 수 있다.
일 실시예에서, 다단 가열 단계(S310)에서는 블랭크(30)가 가열로 내에 정의된 복수의 구간(예를 들어, 제1 구간(P1) 내지 제4 구간(P4))을 통과하며 단계적으로 다단 가열될 수 있다. 또한, 균열 가열 단계(S320)에서는 제1 구간(P1) 내지 제4 구간(P4)에서 다단 가열된 블랭크(30)가 제5 구간(P5) 내지 제7 구간(P7)을 통과하며 균열 가열될 수 있다.
제1 구간(P1) 내지 제7 구간(P7)은 차례대로 가열로 내에 배치될 수 있다. 제1 온도 범위(T1)를 가지는 제1 구간(P1)은 블랭크(30)가 투입되는 가열로의 입구와 인접하고, 제7 온도 범위(T7)를 가지는 제7 구간(P7)은 블랭크(30)가 배출되는 가열로의 출구와 인접할 수 있다. 따라서, 제1 온도 범위(T1)를 가지는 제1 구간(P1)이 가열로의 첫 번째 구간일 수 있고, 제7 온도 범위(T7)를 가지는 제7 구간(P7)이 가열로의 마지막 구간일 수 있다. 가열로의 복수의 구간들 중 제5 구간(P5), 제6 구간(P6), 및 제7 구간(P7)은 다단 가열이 수행되는 구간이 아닌 균열 가열이 수행되는 구간일 수 있다.
가열로 내에 구비된 복수의 구간의 온도, 예컨대 제1 구간(P1) 내지 제7 구간(P7)의 온도는 블랭크(30)가 투입되는 가열로의 입구로부터 블랭크(30)가 취출되는 가열로의 출구 방향으로 증가할 수 있다. 다만, 제5 구간(P5), 제6 구간(P6) 및 제7 구간(P7)의 온도는 동일(또는, 유사)할 수도 있다. 또한, 가열로 내에 구비된 복수의 구간 중 서로 인접한 두 개의 구간들 간의 온도 차는 0℃ 보다 크고 100℃ 이하일 수 있다. 예를 들어, 제1 구간(P1)과 제2 구간(P2)의 온도 차는 0℃ 보다 크고 100℃ 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 구간(P1)의 제1 온도 범위(T1)는 840℃ 내지 860℃일 수 있고, 835℃ 내지 865℃일 수 있다. 제2 구간(P2)의 제2 온도 범위(T2)는 870℃ 내지 890℃일 수 있고, 865℃ 내지 895℃일 수 있다. 제3 구간(P3)의 제3 온도 범위(T3)는 900℃ 내지 920℃일 수 있고, 895℃ 내지 925℃일 수 있다. 제4 구간(P4)의 제4 온도 범위(T4)는 920℃ 내지 940℃일 수 있고, 915℃ 내지 945℃일 수 있다. 제5 구간(P5)의 제5 온도 범위(T5)는 Ac3 내지 1000℃일 수 있다. 바람직하게는, 제5 구간(P5)의 제5 온도 범위(T5)는 930℃ 이상 1000℃이하일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 제5 구간(P5)의 제5 온도 범위(T5)는 950℃ 이상 1000℃이하일 수 있다. 제6 구간(P6)의 제6 온도 범위(T6) 및 제7 구간(P7)의 제7 온도 범위(T7)는 제5 구간(P5)의 제5 온도 범위(T5)와 동일(또는, 유사)할 수 있다.
도 3에서는 일 실시예에 따른 가열로가 서로 다른 온도 범위를 가지는 일곱 개의 구간을 구비한 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 가열로 내에는 서로 다른 온도 범위를 가지는 다섯 개, 여섯 개, 또는 여덟 개 등의 구간이 구비될 수도 있다.
균열 가열 단계(S320)는 가열로의 복수의 구간 중 마지막 부분에서 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 균열 가열 단계(S320)는 가열로의 제5 구간(P5), 제6 구간(P6), 및 제7 구간(P7)에서 이루어질 수 있다. 가열로 내에 복수의 구간이 구비되는 경우, 하나의 구간의 길이가 길면 구간 내에서 온도 변화가 생기는 등의 문제점이 존재할 수 있다. 따라서, 균열 가열 단계(S320)가 수행되는 구간은 제5 구간(P5), 제6 구간(P6), 및 제7 구간(P7)으로 구분되되, 제5 구간(P5), 제6 구간(P6), 및 제7 구간(P7)은 가열로 내에서 동일한 온도 범위를 가질 수 있다.
균열 가열 단계(S320)에서는 다단 가열된 블랭크(30)를 Ac3 내지 1000℃의 온도에서 균열 가열할 수 있다. 바람직하게는, 균열 가열 단계(S320)에서는 다단 가열된 블랭크(30)를 930℃ 내지 1000℃의 온도에서 균열 가열할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 균열 가열 단계(S320)에서는 다단 가열된 블랭크(30)를 950℃ 내지 1000℃의 온도에서 균열 가열할 수 있다.
일 실시예에서, 블랭크(30)가 다단 가열되는 구간의 길이(D1)와 다단 가열된 블랭크(30)가 균열 가열되는 구간의 길이(D2)의 비는 1:1 내지 4:1일 수 있다. 보다 구체적으로, 블랭크(30)가 다단 가열되는 구간인 제1 구간(P1) 내지 제4 구간(P4)의 길이의 합과 블랭크(30)가 균열 가열되는 구간인 제5 구간(P5), 내지 제7 구간(P7)의 길이의 합의 비는 1:1 내지 4:1을 만족할 수 있다. 블랭크(30)가 균열 가열되는 구간의 길이가 증가하여 블랭크(30)가 다단 가열되는 구간의 길이(D1)와 블랭크(30)가 균열 가열되는 구간의 길이(D2)의 비가 1:1을 초과할 경우, 균열 가열 구간에서 오스테나이트(FCC) 조직이 생성되어 블랭크 내로 수소 침투량이 증가하여 지연파단이 증가할 수 있다. 반면에, 블랭크(30)가 균열 가열되는 구간의 길이가 감소하여 블랭크(30)가 다단 가열되는 구간의 길이(D1)와 블랭크(30)가 균열 가열되는 구간의 길이(D2)의 비가 4:1 미만인 경우, 균열 가열 구간(시간)이 충분히 확보되지 않아 제조된 핫 스탬핑 부품의 강도가 불균일할 수 있다. 일 실시예에서, 가열로 내에 구비된 복수의 구간 중 균열 가열 단계(S320)가 수행되는 구간의 길이는 가열로의 총 길이의 20% 내지 50%일 수 있다.
일 실시예에서, 블랭크(30)는 가열로 내에서 180초 내지 360초 동안 체류할 수 있다. 즉, 블랭크(30)가 다단 가열 및 균열 가열되는 시간은 180초 내지 360초일 수 있다. 블랭크(30)가 가열로 내에 체류하는 시간이 180초 미만일 경우, 목적하는 균열 온도에서 충분히 균열되기 어려울 수 있다. 반면에, 블랭크(30)가 가열로 내에 체류하는 시간이 360초를 초과할 경우, 블랭크(30) 내부로 침투하는 수소의 양이 증가하여 지연 파단의 위험이 높아지고, 제조된 핫 스탬핑 부품의 내식성이 저하될 수 있다.
다시, 도 1을 참조하면, 가열 단계(S300) 이후에 이송 단계(S400)가 수행될 수 있다. 구체적으로, 블랭크(30)를 가열하는 단계 이후에 가열된 블랭크(30)를 핫 스탬핑용 금형 장치(1)로 이송하는 단계가 수행될 수 있다. 즉, 이송 단계(S400)에서는 가열된 블랭크(30)가 가열로로부터 핫 스탬핑용 금형 장치(1)로 이송될 수 있다. 이송 단계(S400)에서는 가열된 블랭크(30)가 10초 내지 15초 동안 공랭될 수 있다.
이후, 성형 단계(S500) 및 냉각 단계(S600)가 수행될 수 있다. 성형 단계(S500)에서는 이송된 블랭크(30)를 핫 스탬핑(또는, 성형)하여 핫 스탬핑 부품(200, 도 6 참조)을 형성할 수 있다. 냉각 단계(S600)에서는 핫 스탬핑(또는, 성형)된 핫 스탬핑 부품을 냉각할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 핫 스탬핑용 금형 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 핫 스탬핑용 금형 장치의 상부 금형이 하강하여 블랭크의 성형이 이루어진 상태를 도시한 단면도이며, 도 6은 일 실시예에 따른 핫 스탬핑용 금형 장치를 이용하여 제조된 핫 스탬핑 부품을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4, 도 5, 및 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 핫 스탬핑용 금형 장치(1)는 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)을 포함할 수 있다. 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 열 전도율은 각각 20 W/mK 내지 60 W/mK일 수 있다.
일 실시예에서, 상부 금형(10)은 블랭크(30)의 상측에 위치할 수 있고, 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 상단면 형상을 가질 수 있다. 하부 금형(20)은 상부 금형(10)과 마주하며 블랭크(30)의 하측에 위치할 수 있고, 하부 금형(20)은 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 하단면 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상부 금형(10)과 하부 금형(20)을 포함하는 핫 스탬핑용 금형 장치(1)를 이용하여 이송(또는, 가열)된 블랭크(30)를 스탬핑(또는, 성형)함으로써, 핫 스탬핑 부품(200)이 제조될 수 있다. 구체적으로, 핫 스탬핑 부품(200)의 상단면 형상을 갖는 상부 금형(10)으로 핫 스탬핑 부품(200)의 하단면 형상을 갖는 하부 금형(20)과 블랭크(30)를 가압하여 핫 스탬핑 부품(200)이 제조될 수 있다.
핫 스탬핑용 금형 장치(1)의 상부 금형(10)은 제1 부분(110), 제2 부분(120), 제3 부분(130), 및 제4 부분(140)을 포함할 수 있다. 또한, 핫 스탬핑용 금형 장치(1)의 하부 금형(20)은 제1 부분(110), 제2 부분(120), 제3 부분(130), 및 제4 부분(140)을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 부분(110), 제2 부분(120), 제3 부분(130), 및 제4 부분(140)은 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)을 중첩할 시 서로 마주보는(또는, 겹치는) 부분(또는, 면)에 해당할 수 있다. 이때, 상부 금형(10)의 제1 부분(110), 제2 부분(120), 제3 부분(130), 및 제4 부분(140)은 상부 금형(10)과 블랭크(30)가 접촉하는 면을 의미할 수 있다. 또한, 하부 금형(20)의 제1 부분(110), 제2 부분(120), 제3 부분(130), 및 제4 부분(140)은 하부 금형(20)과 블랭크(30)가 접촉하는 면을 의미할 수 있다.
도 4에서는 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)에 각각 2개의 제1 부분(110), 4개의 제2 부분(120), 1개의 제3 부분(130) 및 2개의 제4 부분(140)이 포함된 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)에 각각 포함되는 제1 부분(110), 제2 부분(120), 제3 부분(130), 및 제4 부분(140)의 개수는 제조되는 핫 스탬핑 부품(200)의 형상에 따라 달라질 수도 있다. 또한, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)에 각각 포함되는 제1 부분(110), 제2 부분(120), 제3 부분(130), 및 제4 부분(140) 중 적어도 하나는 제조되는 핫 스탬핑 부품(200)의 형상에 따라 생략될 수도 있다.
핫 스탬핑용 금형 장치(1)를 이용하여 제조된 핫 스탬핑 부품(200)은 플랜지부(210), 에지부(220), 평탄부(230), 및 측벽부(240)를 포함할 수 있다. 이때, 플랜지부(210)는 제1 부분(110)에 대응될 수 있고, 에지부(220)는 제2 부분(120)에 대응될 수 있으며, 평탄부(230)는 제3 부분(130)에 대응될 수 있고, 측벽부(240)는 제4 부분(140)에 대응될 수 있다.
핫 스탬핑 부품(200)의 플랜지부(210)가 제1 부분(110)에 대응된다고 함은 제1 부분(110)에 의해 블랭크(30)의 일부분이 핫 스탬핑 부품(200)의 플랜지부(210)로 성형된다는 것을 의미할 수 있다. 예컨대, 블랭크(30)의 일부분이 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 의해 가압되어 핫 스탬핑 부품(200)의 플랜지부(210)로 성형될 수 있다. 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)은 핫 스탬핑 부품(200)의 플랜지부(210)의 형상과 동일 또는 유사한 형상으로 구비될 수 있다.
핫 스탬핑 부품(200)의 에지부(220)가 제2 부분(120)에 대응된다고 함은 제2 부분(120)에 의해 블랭크(30)의 일부분이 핫 스탬핑 부품(200)의 에지부(220)로 성형된다는 것을 의미할 수 있다. 예컨대, 블랭크(30)의 일부분이 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 의해 가압되어 핫 스탬핑 부품(200)의 에지부(220)로 성형될 수 있다. 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)은 핫 스탬핑 부품(200)의 에지부(220)의 형상과 동일 또는 유사한 형상으로 구비될 수 있다.
핫 스탬핑 부품(200)의 평탄부(230)가 제3 부분(130)에 대응된다고 함은 제3 부분(130)에 의해 블랭크(30)의 일부분이 핫 스탬핑 부품(200)의 평탄부(230)로 성형된다는 것을 의미할 수 있다. 예컨대, 블랭크(30)의 일부분이 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제3 부분(130)에 의해 가압되어 핫 스탬핑 부품(200)의 평탄부(230)로 성형될 수 있다. 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제3 부분(130)은 핫 스탬핑 부품(200)의 평탄부(230)의 형상과 동일 또는 유사한 형상으로 구비될 수 있다.
핫 스탬핑 부품(200)의 측벽부(240)가 제4 부분(140)에 대응된다고 함은 제4 부분(140)에 의해 블랭크(30)의 일부분이 핫 스탬핑 부품(200)의 측벽부(240)로 성형된다는 것을 의미할 수 있다. 예컨대, 블랭크(30)의 일부분이 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제4 부분(140)에 의해 가압되어 핫 스탬핑 부품(200)의 측벽부(240)로 성형될 수 있다. 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제4 부분(140)은 핫 스탬핑 부품(200)의 측벽부(240)의 형상과 동일 또는 유사한 형상으로 구비될 수 있다.
도 6에서는 핫 스탬핑 부품(200)에 2개의 플랜지부(210), 4개의 에지부(220), 1개의 평탄부(230), 및 2개의 측벽부(240)가 포함된 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 핫 스탬핑 부품(200)에 포함되는 플랜지부(210), 에지부(220), 평탄부(230), 및 측벽부(240)의 개수는 핫 스탬핑 부품(200)의 형상에 따라 달라질 수도 있다. 또한, 핫 스탬핑 부품(200)에 포함된 플랜지부(210), 에지부(220), 평탄부(230), 및 측벽부(240) 중 적어도 하나는 핫 스탬핑 부품(200)의 형상에 따라 생략될 수도 있다.
일 실시예에서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 내부에는 각각 냉각 채널(150)들이 구비될 수 있다. 구체적으로, 냉각 채널(150)들은 상부 금형(10)의 표면 및 하부 금형(20)의 표면을 따라 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 내부에 배치될 수 있다. 냉각 채널(150)들을 따라 냉각수가 이동할 수 있다. 냉각 채널(150)들을 따라 이동하는 냉각수는 상부 금형(10), 하부 금형(20), 및 상부 금형(10)과 하부 금형(20) 사이의 블랭크(30)를 냉각시킬 수 있다. 냉각 채널(150)의 지름은 약 6mm 내지 16mm로 구비될 수 있다. 또한, 냉각 채널(150)의 중심에서 최인접한 금형(예컨대, 상부 금형(10) 또는 하부 금형(20))까지의 거리는 약 10mm 내지 40mm일 수 있다.
제1 부분(110), 제2 부분(120), 제3 부분(130), 및 제4 부분(140)을 각각 포함하는 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)을 이용하여 블랭크(30)를 핫 스탬핑 부품(200)으로 성형할 수 있다. 이때, 제1 부분(110), 제2 부분(120), 제3 부분(130), 및 제4 부분(140)은 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)에 있어서, 블랭크(30)의 표면과 직접 접촉되는 면을 의미할 수 있다.
제1 부분(110), 제2 부분(120), 제3 부분(130), 및 제4 부분(140)이 모두 평탄하게 구비되는 경우 제1 부분(110) 및/또는 제2 부분(120)과 접촉되는 블랭크(또는, 블랭크의 표면)에 응력이 집중될 수 있다. 또한, 제1 부분(110) 및/또는 제2 부분(120)과 접촉되는 블랭크(또는, 블랭크의 표면)에 응력이 집중되는 부분에 과냉각이 발생하여 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 플랜지부(210) 및/또는 에지부(220)의 인성이 저하될 수 있고, 수소취성 민감성이 증가할 수 있다.
도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 핫 스탬핑용 금형 장치의 일부분을 개략적으로 도시한 단면도들이다. 구체적으로, 도 7은 핫 스탬핑용 금형 장치(1)의 상부 금형(10)의 제1 부분(110) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 8은 핫 스탬핑용 금형 장치(1)의 상부 금형(10)의 제2 부분(120) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 7 및 도 8에 있어서, 상부 금형(10)을 위주로 설명하지만, 하부 금형(20)에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 도 7 및 도 8의 상부 금형(10)과 하부 금형(20)에도 도 4에서 전술한 냉각 채널(150)들이 구비될 수 있다
도 7 및 도 8을 참조하면, 핫 스탬핑용 금형 장치(1)는 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)을 포함할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)은 각각 제1 부분(110) 및 제2 부분(120)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에는 각각 적어도 하나의 홈(160)이 형성될 수 있다. 도 7에서는 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 각각 하나의 홈(160)이 형성된 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에는 각각 복수 개의 홈(160)이 형성될 수 있다.
상부 금형(10)의 제1 부분(110)과 하부 금형(20)의 제1 부분(110) 중 한쪽에만 홈(160)이 형성되는 경우, 블랭크(30)의 냉각 속도가 불균일할 수 있다. 따라서, 상부 금형(10)의 제1 부분(110)에 구비된 홈(160)과 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 구비된 홈(160)은 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 예컨대, 상부 금형(10)의 제1 부분(110)에 구비된 홈(160)과 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 구비된 홈(160)은 서로 위-아래로 마주보는 위치에 형성될 수 있다. 상부 금형(10)의 제1 부분(110)에 구비된 홈(160)과 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 구비된 홈(160)이 서로 대응되는 위치에 형성되는 경우, 블랭크(30)의 냉각 속도가 제어될 수 있고 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 조직이 균일화될 수 있다.
상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 각각 적어도 하나의 홈(160)이 형성됨으로써, 상부 금형(10)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이에 각각 에어 포켓(Air pocket)이 형성될 수 있고, 상부 금형(10)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이에 각각 에어 포켓(Air pocket)이 형성되는 경우, 상부 금형(10)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적이 감소될 수 있다. 즉, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 각각 홈(160)이 형성되는 경우, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 각각 홈(160)이 형성되지 않는 경우에 비해 제1 부분(110)과 블랭크(30)의 접촉 면적이 감소될 수 있다.
또한, 상부 금형(10)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적이 감소됨으로써, 블랭크(30)에서 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)으로의 열 전달이 감소될 수 있고, 국부적으로 제1 부분(110)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도를 늦춰 블랭크(30)가 자동 템퍼링(Auto Tempering)되도록 하여 템퍼드 마르텐사이트를 확보할 수 있으며, 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 플랜지부(210)의 인성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 동시에 수소취성 민감성을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 각각 형성된 홈(160)의 폭(W)은 1.5mm 이상 50mm 이하일 수 있다. 홈(160)의 폭(W)이 1.5mm 미만인 경우, 상부 금형(10)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적이 감소되지 않아 제1 부분(110)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도가 느려지지 않을 수 있다. 반면에, 홈(160)의 폭(W)이 50mm 초과인 경우, 홈(160)의 폭(W)이 너무 커 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 플랜지부(210)의 표면의 일부가 굴곡질 수 있다. 따라서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 각각 형성된 홈(160)의 폭(W)이 1.5mm 이상 50mm 이하로 구비되는 경우, 상부 금형(10)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적이 감소됨으로써, 블랭크(30)에서 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)으로 열 전달이 감소될 수 있고, 국부적으로 제1 부분(110)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도를 늦춰 블랭크(30)가 자동 템퍼링(Auto Tempering)되도록 하여 템퍼드 마르텐사이트를 확보할 수 있으며, 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 플랜지부(210)의 인성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 동시에 수소취성 민감성을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 각각 형성된 홈(160)의 깊이(t)는 0.3mm 이상 20mm 이하일 수 있다. 홈(160)의 깊이(t)가 0.3mm 미만인 경우, 홈(160)을 사이에 두고 중첩되는 상부 금형(10)과 블랭크(30) 및 하부 금형(20)과 블랭크(30) 사이의 열 전달이 감소되지 않아 제1 부분(110)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도가 제1 부분(110)에 홈(160)이 형성되지 않은 경우에 비해 느려지지 않을 수 있다. 반면에, 홈(160)의 깊이(t)가 20mm 초과인 경우, 제1 부분(110)에 형성된 홈(160)에 이물질이 유입되어 상부 금형(10) 및/또는 하부 금형(20)의 오염도가 증가할 수 있고, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)에 냉각 채널(150)들을 형성하기 위한 설계 난이도가 증가할 수 있다. 따라서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 각각 형성된 홈(160)의 깊이(t)가 0.3mm 이상 20mm 이하로 구비되는 경우, 상부 금형(10)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적이 감소됨으로써, 블랭크(30)에서 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)으로 열 전달이 감소될 수 있고, 국부적으로 제1 부분(110)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도를 늦춰 블랭크(30)가 자동 템퍼링(Auto Tempering)되도록 하여 템퍼드 마르텐사이트를 확보할 수 있으며, 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 플랜지부(210)의 인성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 동시에 수소취성 민감성을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상부 금형(10)의 제1 부분(110) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 각각 홈(160)이 형성되는 경우, 제1 부분(110)의 전체 표면적 중 홈(160)이 형성된 제1 부분(110)의 표면적은 약 50% 이상일 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(110)에는 적어도 하나의 홈(160)이 형성될 수 있고, 홈(160)이 형성된 제1 부분(110)이 차지하는 표면적은 제1 부분(110)의 전체 표면적의 약 50% 이상일 수 있다. 홈(160)이 형성된 제1 부분(110)이 차지하는 표면적이 제1 부분(110)의 전체 표면적의 50% 미만인 경우, 상부 금형(10)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적이 감소되는 양이 크지 않으므로 제1 부분(110)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도가 제1 부분(110)에 홈(160)이 형성되지 않는 경우에 비해 느려지지 않을 수 있다. 따라서, 홈(160)이 형성된 제1 부분(110)이 차지하는 표면적이 제1 부분(110)의 전체 표면적의 약 50% 이상으로 구비됨으로써, 상부 금형(10)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적이 감소됨으로써, 블랭크(30)에서 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)으로 열 전달이 감소될 수 있고, 국부적으로 제1 부분(110)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도를 늦춰 블랭크(30)가 자동 템퍼링(Auto Tempering)되도록 하여 템퍼드 마르텐사이트를 확보할 수 있으며, 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 플랜지부(210)의 인성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 동시에 수소취성 민감성을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)은 각각 제1 부분(110), 제2 부분(120), 제3 부분(130, 도 4), 및 제4 부분(140, 도 4)을 포함할 수 있고, 제1 부분(110)에는 적어도 하나의 홈(160)이 형성될 수 있으며 제3 부분(130)에는 홈(160)이 형성되지 않을 수 있다.
상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 각각 홈(160)이 형성되는 경우, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 각각 홈(160)이 형성되지 않는 경우에 비해 제1 부분(110)과 블랭크(30) 간의 접촉 면적이 감소될 수 있고, 제1 부분(110)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도가 감소될 수 있다.
일 실시예에서, 블랭크(30) 중 적어도 하나의 홈(160)이 형성된 제1 부분(110)과 접촉되는 부분의 냉각 속도와 제3 부분(130)과 접촉되는 부분의 냉각 속도의 비는 약 0.8 미만일 수 있다. 이때, 냉각 속도는 ((성형개시온도-Mf온도)/Mf온도도달시간)일 수 있다. 여기서, Mf온도는 마르텐사이트 변태 종료 온도이고, Mf온도도달시간은 성형개시온도에서 Mf온도가 되는데 걸리는 시간을 의미할 수 있으며, Mf온도는 약 200℃일 수 있다.
블랭크(30) 중 제1 부분(110)과 접촉되는 부분의 냉각 속도와 제3 부분(130)과 접촉되는 부분의 냉각 속도의 비가 0.8 이상인 경우, 블랭크(30) 중 제1 부분(110)과 접촉되는 부분의 냉각 속도가 감소되지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 즉, 블랭크(30) 중 제1 부분(110)과 접촉되는 부분의 냉각 속도가 빠르다는 것을 의미할 수 있다. 예컨대, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 각각 홈(160)이 형성되지 않거나, 홈(160)의 폭(W) 및/또는 깊이(t)가 전술한 수치를 만족하지 않는 경우, 블랭크(30) 중 제1 부분(110)과 접촉되는 부분의 냉각 속도가 감소되지 않아 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 플랜지부(210)의 인성이 저하될 수 있고, 수소취성 민감성이 증가할 수 있다. 블랭크(30) 중 적어도 하나의 홈(160)이 형성된 제1 부분(110)과 접촉되는 부분의 냉각 속도와 제3 부분(130)과 접촉되는 부분의 냉각 속도의 비가 약 0.8 미만으로 구비되는 경우, 제1 부분(110)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도가 감소된다는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 블랭크(30) 중 적어도 하나의 홈(160)이 형성된 제1 부분(110)과 접촉되는 부분의 냉각 속도와 제3 부분(130)과 접촉되는 부분의 냉각 속도의 비가 약 0.8 미만으로 구비되는 경우, 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 플랜지부(210)의 인성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 동시에 수소취성 민감성을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에는 각각 적어도 하나의 홈(160)이 형성될 수 있다. 도 8에서는 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 각각 하나의 홈(160)이 형성된 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에는 각각 복수 개의 홈(160)이 형성될 수 있다.
상부 금형(10)의 제2 부분(120)과 하부 금형(20)의 제2 부분(120) 중 한쪽에만 홈(160)이 형성되는 경우, 블랭크(30)의 냉각 속도가 불균일할 수 있다. 따라서, 상부 금형(10)의 제2 부분(120)에 구비된 홈(160)과 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 구비된 홈(160)은 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 예컨대, 상부 금형(10)의 제2 부분(120)에 구비된 홈(160)과 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 구비된 홈(160)은 서로 위-아래로 마주보는 위치 및/또는 서로 좌-우로 마주보는 위치에 형성될 수 있다. 상부 금형(10)의 제2 부분(120)에 구비된 홈(160)과 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 구비된 홈(160)은 서로 대응되는 위치에 형성됨으로써, 블랭크(30)의 냉각 속도가 제어될 수 있고, 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 조직이 균일화될 수 있다.
상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 각각 적어도 하나의 홈(160)이 형성됨으로써, 상부 금형(10)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이에 각각 에어 포켓(Air pocket)이 형성될 수 있 고, 상부 금형(10)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)과 블랭크(30) 사이에 각각 에어 포켓(Air pocket)이 형성되는 경우, 상부 금형(10)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적이 감소될 수 있다. 즉, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 각각 홈(160)이 형성되는 경우, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(110)에 각각 홈(160)이 형성되지 않는 경우에 비해 제1 부분(110)과 블랭크(30)의 접촉 면적이 감소될 수 있다.
또한, 상부 금형(10)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적이 감소됨으로써, 블랭크(30)에서 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)으로의 열 전달이 감소될 수 있고, 국부적으로 제2 부분(120)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도를 늦춰 블랭크(30)가 자동 템퍼링(Auto Tempering)되도록 하여 템퍼드 마르텐사이트를 확보할 수 있으며, 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 플랜지부(210)의 인성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 동시에 수소취성 민감성을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 각각 형성된 홈(160)의 폭(W)은 1.5mm 이상 50mm 이하일 수 있다. 홈(160)의 폭(W)이 1.5mm 미만인 경우, 상부 금형(10)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적이 감소되지 않아 제2 부분(120)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도가 느려지지 않을 수 있다. 반면에, 홈(160)의 폭(W)이 50mm 초과인 경우, 홈(160)의 폭(W)이 너무 커 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 에지부(220) 표면의 일부가 굴곡질 수 있다. 따라서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 각각 형성된 홈(160)의 폭(W)이 1.5mm 이상 50mm 이하로 구비되는 경우, 상부 금형(10)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적이 감소됨으로써, 블랭크(30)에서 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)으로 열 전달이 감소될 수 있고, 국부적으로 제2 부분(120)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도를 늦춰 블랭크(30)가 자동 템퍼링(Auto Tempering)되도록 하여 템퍼드 마르텐사이트를 확보할 수 있으며, 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 에지부(220)의 인성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 동시에 수소취성 민감성을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 각각 형성된 홈(160)의 깊이(t)는 0.3mm 이상 20mm 이하일 수 있다. 홈(160)의 깊이(t)가 0.3mm 미만인 경우, 홈(160)을 사이에 두고 중첩되는 상부 금형(10)과 블랭크(30) 및 하부 금형(20)과 블랭크(30) 사이의 열 전달이 감소되지 않아 제2 부분(120)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도가 제2 부분(120)에 홈(160)이 형성되지 않은 경우에 비해 느려지지 않을 수 있다. 반면에, 홈(160)의 깊이(t)가 20mm 초과인 경우, 제2 부분(120)에 형성된 홈(160)에 이물질이 유입되어 상부 금형(10) 및/또는 하부 금형(20)의 오염도가 증가할 수 있고, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)에 냉각 채널(150)들을 설계하기 위한 설계 난이도가 증가할 수 있다. 따라서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 각각 형성된 홈(160)의 깊이(t)가 0.3mm 이상 20mm 이하로 구비되는 경우, 상부 금형(10)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적이 감소됨으로써, 블랭크(30)에서 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)으로 열 전달이 감소될 수 있고, 국부적으로 제2 부분(120)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도를 늦춰 블랭크(30)가 자동 템퍼링(Auto Tempering)되도록 하여 템퍼드 마르텐사이트를 확보할 수 있으며, 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 에지부(220)의 인성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 동시에 수소취성 민감성을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상부 금형(10)의 제2 부분(120) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 각각 홈(160)이 형성되는 경우, 제2 부분(120)의 전체 표면적 중 홈(160)이 형성된 제2 부분(120)의 표면적은 약 50% 이상일 수 있다. 예를 들어, 제2 부분(120)에는 적어도 하나의 홈(160)이 형성될 수 있고, 홈(160)이 형성된 제2 부분(120)이 차지하는 표면적은 제2 부분(120)의 전체 표면적의 약 50% 이상일 수 있다. 홈(160)이 형성된 제2 부분(120)이 차지하는 표면적이 제2 부분(120)의 전체 표면적의 50% 미만인 경우, 상부 금형(10)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적이 감소되는 양이 크지 않으므로 제2 부분(120)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도가 제2 부분(120)에 홈(160)이 형성되지 않는 경우에 비해 느려지지 않을 수 있다. 따라서, 홈(160)이 형성된 제2 부분(120)이 차지하는 표면적이 제2 부분(120)의 전체 표면적의 약 50% 이상으로 구비됨으로써, 상부 금형(10)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)과 블랭크(30) 사이의 접촉 면적이 감소됨으로써, 블랭크(30)에서 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)으로 열 전달이 감소될 수 있고, 국부적으로 제2 부분(120)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도를 늦춰 블랭크(30)가 자동 템퍼링(Auto Tempering)되도록 하여 템퍼드 마르텐사이트를 확보할 수 있으며, 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 에지부(220)의 인성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 동시에 수소취성 민감성을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)은 각각 제1 부분(110), 제2 부분(120), 제3 부분(130), 및 제4 부분(140)을 포함할 수 있고, 제2 부분(120)에는 적어도 하나의 홈(160)이 형성될 수 있으며 제3 부분(130)에는 홈(160)이 형성되지 않을 수 있다.
상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 각각 홈(160)이 형성되는 경우, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 각각 홈(160)이 형성되지 않는 경우에 비해 제2 부분(120)과 블랭크(30)의 접촉 면적이 감소될 수 있고, 제2 부분(120)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도가 감소될 수 있다.
일 실시예에서, 블랭크(30) 중 적어도 하나의 홈(160)이 형성된 제2 부분(120)과 접촉되는 부분의 냉각 속도와 제3 부분(130)과 접촉되는 부분의 냉각 속도의 비는 약 0.8 미만일 수 있다.
블랭크(30) 중 제2 부분(120)과 접촉되는 부분의 냉각 속도와 제3 부분(130)과 접촉되는 부분의 냉각 속도의 비가 0.8 이상인 경우, 블랭크(30) 중 제2 부분(120)과 접촉되는 부분의 냉각 속도가 감소되지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 즉, 블랭크(30) 중 제2 부분(120)과 접촉되는 부분의 냉각 속도가 빠르다는 것을 의미할 수 있다. 예컨대, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에 각각 홈(160)이 형성되지 않거나, 홈(160)의 폭(W) 및/또는 깊이(t)가 전술한 수치를 만족하지 않는 경우, 블랭크(30) 중 제2 부분(120)과 접촉되는 부분의 냉각 속도가 감소되지 않아 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 에지부(220)의 인성이 저하될 수 있고, 수소취성 민감성이 증가할 수 있다. 블랭크(30) 중 적어도 하나의 홈(160)이 형성된 제2 부분(120)과 접촉되는 부분의 냉각 속도와 제3 부분(130)과 접촉되는 부분의 냉각 속도의 비가 약 0.8 미만으로 구비되는 경우, 제2 부분(120)과 접촉되는 블랭크(30)의 냉각 속도가 감소된다는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 블랭크(30) 중 적어도 하나의 홈(160)이 형성된 제2 부분(120)과 접촉되는 부분의 냉각 속도와 제3 부분(130)과 접촉되는 부분의 냉각 속도의 비가 약 0.8 미만으로 구비되는 경우, 제조된 핫 스탬핑 부품(200)의 플랜지부(210)의 인성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 동시에 수소취성 민감성을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)과 제2 부분(120) 중 제1 부분(110)에만 홈(160)이 형성될 수 있다. 즉, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에는 각각 적어도 하나의 홈(160)이 형성될 수 있고, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에는 홈(160)이 형성되지 않을 수 있다.
또는, 일 실시예에서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)과 제2 부분(120) 중 제2 부분(120)에만 홈(160)이 형성될 수 있다. 즉, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에는 각각 적어도 하나의 홈(160)이 형성될 수 있고, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에는 홈(160)이 형성되지 않을 수 있다.
또는, 일 실시예에서, 일 실시예에서, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)과 제2 부분(120) 중 제1 부분(110)과 제2 부분(120)에 모두 홈(160)이 형성될 수 있다. 즉, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제1 부분(110)에 각각 적어도 하나의 홈(160)이 형성될 수 있고, 상부 금형(10) 및 하부 금형(20)의 제2 부분(120)에도 각각 적어도 하나의 홈(160)이 형성될 수도 있다.

Claims (11)

  1. 블랭크를 서로 다른 온도 범위를 가지는 복수의 구간을 구비한 가열로 내로 투입하는 단계;
    상기 블랭크를 가열하는 단계;
    상기 가열된 블랭크를 상기 가열로로부터 하부 금형과 상부 금형을 포함하는 금형 장치로 이송하는 단계; 및
    상기 이송된 블랭크를 상기 하부 금형과 상기 상부 금형으로 가압하여 핫 스탬핑 부품을 형성하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 하부 금형 및 상기 상부 금형은 각각 상기 핫 스탬핑 부품의 플랜지부를 성형하는 제1 부분, 상기 핫 스탬핑 부품의 에지부를 성형하는 제2 부분, 및 상기 핫 스탬핑 부품의 평탄부를 성형하는 제3 부분을 포함하고,
    상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분에는 적어도 하나의 홈이 형성된, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블랭크를 가열하는 단계는,
    상기 투입된 블랭크를 단계적으로 가열하는 다단 가열 단계; 및
    상기 다단 가열된 블랭크를 균열 온도에서 가열하는 균열 가열 단계;를 더 포함하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 홈의 깊이는 0.3mm 이상 20mm 이하인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 블랭크 중 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분과 접촉되는 부분의 냉각 속도와 상기 제3 부분과 접촉되는 부분의 냉각 속도의 비는 0.8 미만인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부분에 적어도 하나의 홈이 형성되는 경우, 상기 홈의 면적은 상기 제1 부분의 면적의 50% 이상인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 부분에 적어도 하나의 홈이 형성되는 경우, 상기 홈의 면적은 상기 제2 부분의 면적의 50% 이상인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  7. 핫 스탬핑 부품의 하단면 형상을 가지는 하부 금형; 및
    상기 핫 스탬핑 부품의 상단면 형상을 가지며 상기 하부 금형과 블랭크를 가압하는 상부 금형;
    을 구비하고,
    상기 하부 금형 및 상기 상부 금형은 각각 상기 핫 스탬핑 부품의 플랜지부를 성형하는 제1 부분, 상기 핫 스탬핑 부품의 에지부를 성형하는 제2 부분, 및 상기 핫 스탬핑 부품의 평탄부를 성형하는 제3 부분을 포함하고,
    상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분에는 적어도 하나의 홈이 형성된, 핫 스탬핑용 금형 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 홈의 깊이는 0.3mm 이상 20mm 이하인, 핫 스탬핑용 금형 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 블랭크 중 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분과 접촉되는 부분의 냉각 속도와 상기 제3 부분과 접촉되는 부분의 냉각 속도의 비는 0.8 미만인, 핫 스탬핑용 금형 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 부분에 적어도 하나의 홈이 형성되는 경우, 상기 홈의 면적은 상기 제1 부분의 면적의 50% 이상인, 핫 스탬핑용 금형 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제2 부분에 적어도 하나의 홈이 형성되는 경우, 상기 홈의 면적은 상기 제2 부분의 면적의 50% 이상인, 핫 스탬핑용 금형 장치.
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