KR20030005591A - 가공부위 열처리에 의한 하이드로포밍 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공부위 열처리에 의한 하이드로포밍 성형방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이드로포밍 성형전 예비성형(굽힘가공, 가성형)후 발생한 재료의 가공경화 부위를 연화시키기 위해, 특정 조건으로 부분적으로 가열후 방냉, 송풍냉각, 방치후 급냉(수냉, 수용성 소입액, 유냉)시켜 재료를 부드럽게함으로써 다시 하이드로포밍 할 때 성형이 잘 이루어지게 하는 성형성이 향상된 하이드로포밍 성형방법에 관한 것이다.

Description

가공부위 열처리에 의한 하이드로포밍 성형방법{The method of improving hydroformability by partial heat treatment to work hardened part in a hydroforming component}

본 발명은 가공부위 열처리에 의한 하이드로포밍 성형방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이드로포밍 성형전 예비성형(굽힘가공, 가성형)후 발생한 재료의 가공경화 부위를 연화시키기 위해, 특정 조건으로 부분적으로 가열후 방냉, 송풍냉각, 방치후 급냉(수냉, 수용성 소입액, 유냉)시켜 재료를 부드럽게함으로써 다시 하이드로포밍 할 때 성형이 잘 이뤄지게 하는 성형성이 향상된 하이드로포밍 성형방법에 관한 것이다.

종래 성형성이 우수한 소재(연신율 40% 이상)를 강관으로 조관하여 최대 확관율이 제한(20% 이내)되어 소재 범용화에 제한이 있었다.

상기 성형은 원소재를 조관하고 900 ∼ 950 ℃에서 1 시간 동안 광휘소둔(bright annealing) 열처리후, 녹제거(descaling), 굽힘가공(prebending), 예비성형(preforming), 하이드로포밍(hydroforming), 종결(finishing)단계로 공정이 이루어진다.

그러나, 상기 방법의 경우 성형가공성이 까다로운 부품에는 하이드로포밍을 적용하기 곤란하며, 고연성 소재로 강관을 조관해야 하므로 소재비용이 상승하는 문제가 있었다. 또한, 굽힘가공 및 예비성형시 가공경화가 생긴 부분에서 하이드로포밍할 경우 가공경화에 의해 연신율이 저하되어 크랙발생 등의 불량이 다량 발생하였다. 게다가, 조관 후 열처리시 시간과 비용상승으로 낭비적인 요소가 많았다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여, 하이드로포밍 성형전에 예비가공, 굽힘가공, 예비성형된 재료의 가공경화된 부위에 일정조건으로 가열하되 가열온도 및 시간을 정밀하게 제어하고, 냉각시에도 제어냉각하여 성형재료의 경화된 조직을 연화시킴으로써 이후 단계인 하이드로포밍 성형성을 향상시키는 하이드로포밍 성형방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 하이드로포밍 성형방법에 있어서,

A) 하이드로포밍 가공전 예비가공, 굽힘가공, 예비성형된 재료의 가공부위를 부분 열처리하는 단계;

B) 상기 열처리 후 방냉, 강제송풍, 방치, 및 급냉하여 재료를 연화시키는단계; 및

C) 상기 연화된 재료를 하이드로포밍 성형하는 단계로 이루어진, 가공부위 열처리에 의한 하이드로포밍 성형성 향상 방법을 그 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 하이드로포밍 성형전 예비성형(굽힘가공, 가성형)후 발생한 재료의 가공경화 부위를 연화시키기 위해, 부분적으로 가열후 방냉, 송풍냉각, 방치후 급냉(수냉, 수용성 소입액, 유냉)시켜 재료를 부드럽게하여 다시 하이드로포밍 할 때 성형이 잘 이뤄지게 하는 성형성이 향상된 하이드로포밍 성형방법을 제공한다.

이를 위해, 본 발명은 하이드로포밍 가공전 예비가공, 굽힘가공, 예비성형된 재료의 가공한 부위에 부분적으로 가공 열처리하는 단계를 수행한다.

이때, 본 발명에서 사용하는 열처리 방법은 급속가열이 가능한 고주파 가열, 화염(Torch)가열, 또는 근적외선(Near Infrared Ray) 가열 등의 방법으로 가열하여 5초 ∼ 10분, 더욱 바람직하게는 5초 ∼ 60초 동안 유지하는 것이 바람직하다.

상기 열처리시 가열온도는 600 ∼ 950 ℃, 바람직하게는 750 ∼ 950 ℃의 범위로 한다. 이때, 그 열처리온도가 600℃ 미만이면 연화 효과가 적고, 950 ℃를 초과하면 과열되어 결정성장, 산화증가 등의 부작용이 있으므로 이 범위로 한정하는 것이 좋다.

그 다음으로, 본 발명은 상기 열처리 후, 방냉, 강제송풍, 방치, 및 급냉하는 단계를 수행함으로써, 재료를 부드럽게 하여 하이드로포밍시 성형시 성형을 용이하게 할 수 있다.

본 발명은 상기 부분열처리된 성형재료를 서냉시킴으로써 경화된 조직을 풀어주어 성형성 확보하게 한다.

상기 급냉은 수냉, 수용성 소입액 냉각, 및 유냉(oil quenching) 방법 중에서 선택되는 방법으로 통상적인 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.

마지막으로, 본 발명은 상기 연화된 재료를 통상적인 방법으로 하이드로포밍 성형하는 단계를 수행한다.

본 발명에서는 상기단계에서 가공부위의 부분열처리에 의해 재료를 연화시킴으로써, 하이드로포밍 성형시 연신율과 성형성이 우수한 소재를 제조할 수 있다.

이렇게 제조된 성형재료는 가열온도에 의한 경도 변화로 연화효과를 확인할 수 있다.

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

다음의 표 1의 조성을 갖는 마일드 스틸 강판을 5% 인장을 주어 가공경화 효과를 준 뒤 가열온도 별로 경도값을 비교하였고, 그 연화효과를 다음 표 2에 나타내었다.

실시예 2 ∼ 5

다음 표 3와 같은 조성을 갖는 강관 소재를 90도 굽힘가공후 고주파 열처리후 방냉하여 경도 측정하여 고주파 열처리 전후의 마이크로 비커스 경도값을 비교하였다. 그 연화 효과를 다음 표 3에 나타내었다.

실시예 6

다음 표 4와 같은 조성을 갖는 강관소재를 바깥둘레 기준 15% 확관한 후 가스버너의 화염으로 840 ℃로 가열후 방냉하였다. 이후, 인장시편을 채취하여 KS B0802 금속재료 인장시험법으로 인장강도 및 연신율을 측정하였고 그 결과를 다음 표 5에 나타내었다.

실시예 7

다음 표 6과 같은 조성을 갖는 강관소재를 90도 굽힘가공 후 강관 바깥둘레 기준 11% 확관이 되도록 하이드로포밍 가공을 실시한 결과 터짐이 발생하였으나 굽힘가공후 가스버너 화염으로 3분간 가열하여 872 ℃에서 30초 유지후 방냉하였다. 그런 다음, 강관바깥 둘레 기준 11% 확관 되도록 하이드로포밍 가공을 실시해 보니 터짐발생 없이 성형가공이 이루어졌다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 하이드로포밍 가공전 공정에서 가공경화가 많이 발생하는 조관 공정, 굽힘가공(prebending),예비성형(preforming) 등의 공정이 이루어지는 부분에서 가공부위를 부분적으로 가열하여 서냉시켜 경화된 조직을 풀어주어 성형성을 확보함으로써 하이드로포밍 성형을 용이하게 하여 가공성을 향상시킬 수 있다. 또한, 생산라인(in-line) 설비가 가능하여 작업의 연속성 유지, 물류비 절감, 생산성 향상을 꾀할 수 있고, 배기가스가 없어 환경친화적이며, 공정시간의 단축과 경량화의 효과를 가지며, 종래 열처리 방법인 벌크(bulk) 열처리에 비해 부분 열처리를 실시하므로 소재 가공공정 단축으로 열에너지를 절감할 수 있어 소재 범용화에 효과적이다.

Claims (4)

1. 하이드로포밍 성형방법에 있어서,

   A) 하이드로포밍 성형 가공전 예비가공, 굽힘가공, 예비성형된 재료의 가공부위를 부분 열처리하는 단계;

   B) 상기 열처리 후 방냉, 강제송풍, 방치, 및 급냉하여 재료를 연화시키는 단계; 및

   C) 상기 연화된 재료를 하이드로포밍 성형하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 가공부위 열처리에 의한 하이드로포밍 성형방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가공열처리는 고주파 열처리, 화염열처리, 레이저 열처리, 또는 근적외선(Near Infrared Ray) 조사 열처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 가공부위 열처리에 의한 하이드로포밍 성형방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 열처리는 가열온도 600 ∼ 950 ℃ 범위에서 5초 ∼ 10분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 가공부위 열처리에 의한 하이드로포밍 성형방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 급냉은 수냉, 수용성 소입액 냉각, 및 유냉 방법 중에서 선택되는 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 가공부위 열처리에 의한 하이드로포밍 성형방법.