KR20030048491A

KR20030048491A - 하이드로포밍용 고강도 고성형성 강관

Info

Publication number: KR20030048491A
Application number: KR1020010078249A
Authority: KR
Inventors: 정범구
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2003-06-25

Abstract

본 발명은 하이드로포밍용 고강도 고성형성 강관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탄소 0.03 ∼ 0.05 중량%, 망간 0.5 ∼ 0.8 중량%, 인 0.04 ∼ 0.07 중량%, 황 0.01 미만 중량%, 알루미늄 0.03 ∼ 0.06 중량% 및 잔부가 철로 구성된 원소재(sheet 상태)의 강판을 제작하고, 제작된 강판의 강관 제작시 기존 보다 0 ∼ 0.5 mm 스켈프(skelp)폭을 줄여 리덕션(reduction)폭을 0에 근접하도록 하여 강관 소재의 가공경화를 줄이고 기존 소재 보다 항복강도, 연신율과 가공경화지수가 증가된 하이드로포밍용 강관에 관한 것이다.

Description

하이드로포밍용 고강도 고성형성 강관{The tube with high strength and formability for hydroforming process}

하이드로포밍용 소재는 부품 성형가능성, 경제성, 경량화 가능성, 강도 등을 고려하여 결정되는데, 이들에 가장 큰 영향을 주는 것이 소재의 기계적 성질과 비용이다. 소재의 기계적 성질 가운데에서도 연신율과 가공 경화 지수, 항복강도가 하이드로포밍과 밀접한 관계가 있다. 연신율과 가공경화지수가 크면 하이드로포밍 성형에 유리하며, 항복강도는 하이드로포밍 부품강도에 영향을 준다.

당사가 이전에 하이드로포밍 시제품 제작에 사용된 소재는 SAPH 38소재 강관으로 이는 기존 SAPH 38소재를 강관으로 만든 것이다. 상기 소재는 강도는 우수하나 연신율과 가공경화지수가 떨어져 하이드로포밍 부품에 사용시 성형성 문제로 부품 형상 설계에 많은 제약을 받아 이를 향상시킨 소재의 개발 필요성이 대두되었다.

이에, 본 발명자는 상기와 같은 점을 감안하여 연구한 결과, 탄소 0.03 ∼ 0.05 중량%, 망간 0.5 ∼ 0.8 중량%, 인 0.04 ∼ 0.07 중량%, 황 0.01 미만 중량%, 알루미늄 0.03 ∼ 0.06 중량% 및 잔부가 철로 구성된 원소재(sheet 상태)의 강판을 제작하고, 제작된 강판의 강관 제작시 기존 보다 0 ∼ 0.5 mm 스켈프(skelp)폭을 줄여 리덕션(reduction)폭을 0에 근접하도록 하여 강관 소재의 가공경화를 줄이고 기존 소재 보다 항복강도, 연신율과 가공경화지수가 증가된 하이드로포밍용 강관을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 하이드로포밍용 고강도 고성형성 강관을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예 1의 강관의 제조과정을 나타낸 것이다.

본 발명은 탄소 0.03 ∼ 0.05 중량%, 망간 0.5 ∼ 0.8 중량%, 인 0.04 ∼ 0.07 중량%, 황 0.01 미만 중량%, 알루미늄 0.03 ∼ 0.06 중량% 및 잔부가 철로 구성된 하이드로포밍용 고강도 고성형성 강관을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면

본 발명은 탄소 0.03 ∼ 0.05 중량%, 망간 0.5 ∼ 0.8 중량%, 인 0.04 ∼ 0.07 중량%, 황 0.01 미만 중량%, 알루미늄 0.03 ∼ 0.06 중량% 및 철로 강판을 제조함으로써 기존 소재 보다 항복강도, 연신율과 가공경화지수가 증가된 하이드로포밍용 강관에 관한 것이다.

하이드로포밍 강관소재의 성형성을 향상시키기 위해서는 강관이전의 원소재(sheet상태)의 성형성이 좋아야 하고 강관 제작시 가공경화를 최소화하여야 한다. 또한, 본 발명은 원소재의 성형성을 향상시키기 위해 탄소함량을 낮추고 인과 망간함량을 증가시켰으며, 강관 롤링(rolling)시 가공경화를 줄이기 위해 스켈프(skelp)폭을 기존값 보다 0 ∼ 0.5 mm 축소시켜 스퀴징(sqeezing)을 적게 하였다.

이러한 강판의 조성에서 우선, 탄소(C)는 강도를 증가시키는 원소로서 0.03중량% 이상 첨가하는데 강판의 성형성 저하를 방지하기 위해 0.05 중량% 이하로 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 강 중에 존재하는 황의 유해함을 방지하기 위해 첨가하는 망간(Mn)은 치환형 고용체로서 강판의 강도를 증가시키는 효과가 있어 강 중에 0.5 내지 0.80 중량%를 포함시키는데, 만일 0.80 중량%를 초과하여 포함하는 경우 성형성이 떨어지는 문제점이 있어 바람직하지 않다.

인(P)은 강 중에서 치환형 고용체로 강도를 증가시키는 역할을 하여 0.04 중량% 이상 첨가하며 과도하게 들어있으면 입계에 석출하여 취성을 나타내므로 0.07 중량% 이하로 제한한다. 또한, 황(S)은 강 중에 존재시 취성을 일으키므로 0.01 중량% 미만으로 제한한다. 알루미늄(Al)은 탈산제로 0.03 중량% 이상 첨가하여 강판 중의 산소를 제거하여 비금속 게재물을 감소시키는 역할을 하며 0.06 중량%를 초과하여 첨가하면 성형성이 떨어지는 단점이 있다.

이하, 본 발명은 다음 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

다음 표 1과 같은 조성으로 강판을 제작하였다. 첨부도면 도 1에서 보는 바와 같이, 시트 상태의 스켈프(도 1의 (I)에서의 강판 길이를 skelp 폭이라함) 양 끝단을 롤링 가공하였다. 롤링 가공이 끝날 무렵 양 끝단을 스퀴징(squeezing)하여 전기저항용접함으로써 강관을 완성하였다.

시험예

[측정방법]

1. 항복강도 : 인장시험기(ZWICK사 제조)에 의해 측정하였다.

2. 인장강도 : 인장시험기(ZWICK사 제조)에 의해 측정하였다.

3. 연신율(%) : 인장시험기(ZWICK사 제조)에 의해 측정하였다.

4. 가공경화지수(n) 값 : 인장시험기(ZWICK사 제조)에 의해 측정하였다.

상기 실시예와 비교예 강관의 물리적 특성을 측정한 결과, 다음 표 2와 같다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 기존 소재보다 항복강도, 연신율과 가공경화지수가 증가하여 하이드로포밍 성형성이 향상되었다. 따라서, 본 발명에 따른 강관을 기존 프런트서브프레임에 하이드로포밍 적용시 5 ∼ 6 단계의 프레스공정이 한 공정으로 축소되며, 10% 이상의 원가절감 및 10% 이상의 경량화를 기대할 수 있다.

Claims

탄소 0.03 ∼ 0.05 중량%, 망간 0.5 ∼ 0.8 중량%, 인 0.04 ∼ 0.07 중량%, 황 0.01 미만 중량%, 알루미늄 0.03 ∼ 0.06 중량% 및 잔부가 철로 구성된 하이드로포밍용 고강도 고성형성 강관.