KR20050011285A

KR20050011285A - 차체 멤버 제조 방법

Info

Publication number: KR20050011285A
Application number: KR1020030050301A
Authority: KR
Inventors: 류성지
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2005-01-29
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: KR100552614B1

Abstract

차체 멤버의 제조에 있어, 차체 멤버의 그 기능 및 구조적 특성을 고려한 단순화 설계를 기초로 하여 제품의 형상에 근접하는 알루미늄 압출관재를 소재로 성형한 후, 굽힘, 강성보강, 치수 및 형상 보정의 공정을 통하여 성형정도 및 치수품질이 우수하며, 구조적 강성의 유지 및 차체의 경량화를 도모할 수 있도록;

기존 차체 멤버의 전체적인 단면변화의 평균치를 산출하여 제품 및 소재를 관재로 단순화하여 설계하는 제품 및 소재 설계단계; 압출장비를 이용하여 알루미늄 괴(Ingot)로 알루미늄 압출관재를 압출 성형하는 압출단계; 압출단계에서 성형된 알루미늄 압출관재의 주요 굽힘부를 벤딩장비를 이용하여 1차 굽힘 가공하는 벤딩단계; 벤딩단계에서 주요 굽힘부가 1차 굽힘 가공된 알루미늄 압출관재를 열처리하여 상기 알루미늄 압출관재의 강성을 보강하는 강화 열처리단계; 상기 강화 열처리단계에서 강성이 보강된 알루미늄 압출관재를 하이드로 포밍 장비에 의해 2차 굽힘 가공 및 확관 성형에 의해 그 치수 및 형상을 상기 제품의 설계 데이터와 일치되도록 보정하는 치수 및 형상 보정단계; 및 상기 성형된 알루미늄 압출관재를 정해진 규격에 맞게 절단 및 그라인딩을 통하여 최종 제품으로 가공하는 마무리 가공단계를 포함하는 차체 멤버 제조 방법를 제공한다.

Description

차체 멤버 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING MEMBER ASSEMBLY OF BODY}

본 발명은 차체 멤버 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 차량용 사이드 멤버와 같은 차체 멤버의 제조시, 그 기능 및 구조적 특성을 고려한 단순화 설계를 기초로 하여 제품의 형상에 근접하는 알루미늄 압출관재를 소재로 성형한 후, 굽힘, 강성보강, 치수 및 형상 보정의 공정을 통하여 차체 멤버를 제조하는 차체 멤버 제조방법에 관한 것이다.

현 유럽 및 북미에서는 차량의 연비규제 및 대기 환경오염과 관련된 법규를 대폭 강화하고 있는 실정으로, 업계에서는 이러한 규제에 대응하기 위해서 신성형 기술인 하이드로 포밍(Hydro-forming)공법과 고강도 초경량 신소재에 대한 관심이 집중되고 있는 실정이다.

최근에는 스틸(Steel)계 하이드로 포밍 제품과 동등한 구조적 강성(Structual rigidity)를 유지하면서 경량화률이 기존대비 20%이상의 높은 효과를 갖도록 열처리형 알루미늄 소재를 이용한 차체 부품의 제조가 이루어지고 있음에도 불구하고, 현재 양산되고 있는 소형차의 차체부품인 프론트 사이드 멤버(Front side member)와 같은 차체 멤버는 프레스 성형된 다수 부품의 결합체로 이루어져 그 자체를 하이드로 포밍(Hydro-forming)을 통하여 성형하기엔 구간별 단면적의 변화 및 곡률 변화가 커서 적용하는 것이 불가능하다.

이러한 문제는 기존 차체 멤버의 골격을 과감하게 단순화시켜 압출관재를 이용하여 부품화 될 수 있도록 단순화 설계의 기초를 마련함으로써 해결할 수 있을 것이다.

즉, 기존 프레스(Press)성형 타입의 프론트 사이드 멤버를 예로 하면, 기존의 프론트 사이드 멤버의 전체적인 단면변화의 평균을 산출하여 프론트 사이드 멤버가 갖는 기능 및 구조적 특성을 포함하도록 제품을 단순하게 설계하고, 그 소재가 되는 알루미늄 압출관재는 최소한의 하이드로 포밍에 의한 확관 성형으로 완제품의 형상을 갖도록 제품 형상에 근접하는 형상으로 기초 설계 작업이 이루어져야 한다.

이러한 기초 설계 작업은 기존 부품에서 음각 및 양각이 성형되어 있는 면을 단순화 처리하여 최종 성형제품의 형상을 도출하는 과정의 일부분으로써 이 단계에서 해당부품과 다른 상관부품과의 조립성과 이 부품이 차체의 일부분으로써 가지는 역할과 요구성능에 부합되도록 형상을 부여하게 된다.

물론, 기존 하이드로 포밍의 소재는 단순한 중공형 타입의 관재를 사용하여 왔으나, 부품의 기능과 요구성능의 조건에 따라 하이드로 포밍 공법의 소성가공 효과 이상의 강도 및 강성이 요구되는 경우에 보강재 적용 및 구조변경이 불가피 할 것이며, 이에, 제품의 구조강성의 상승 및 충돌성능 향상의 목적으로 하이드로 포밍 제품단면의 중공부에 격막(Rib)를 추가하거나, 타 부품과의 조립성을 높이기 위하여 플랜지(Flange)를 추가하여 설계할 수도 있을 것이다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 기존 차체 멤버의 골격을 과감하게 단순화시켜 압출관재를 이용하여 차체 멤버의 제조 과정을 구체적으로 제공할 수 있도록 하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차체 멤버의 제조에 있어, 차체 멤버의 그 기능 및 구조적 특성을 고려한 단순화 설계를 기초로 하여 제품의 형상에 근접하는 알루미늄 압출관재를 소재로 성형한 후, 굽힘, 강성보강, 치수 및 형상 보정의 공정을 통하여 성형정도 및 치수품질이 우수하며, 구조적 강성의 유지 및 차체의 경량화를 도모할 수 있도록 하는 차체 멤버 제조 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차체 멤버 제조 방법의 단계별 공정 블록도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차체 멤버 제조 방법의 단계별 공정도,

도 3은 본 발명의 차체 멤버 제조 방법에서 성형 후의 인장 특성치를 검출하기 위한 시험편을 채취하기 위한 제품의 도면이다.

도 4는 본 발명의 차체 멤버 제조 방법에 따른 성형전, 후의 경도변화를 측정하기 위한 측정위치를 도시한 제품의 도면이다.

도 5는 본 발명의 차체 멤버 제조 방법에 의한 실 제품과 설계 데이터와의 치수 합격률 평가를 위한 측정부위(①,②,③)를 도시한 알루미늄 압출관재의 사시도이다.

도 6은 본 발명의 차체 멤버 제조 방법에 따른 제품의 치수 합격률 측정을 위한 기존의 카티아(CATIA)상의 제품치수 데이터에서 주요 측정위치를 표시한 도면이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차체 멤버 제조 방법은 기존 차체 멤버의 전체적인 단면변화의 평균치를 산출하여 그 기능 및 구조적 특성을 포함하도록 관형상의 제품으로 단순화하여 설계하고, 하이드로 포밍에 의한 확관 성형으로 상기 제품의 형상을 갖도록 제품의 형상에 근접하는 직관형상의 소재를 설계하는 제품 및 소재 설계단계; 상기 제품 및 소재 설계단계에서 설계된 소재의 설계 데이터를 기초로 압출장비를 이용하여 알루미늄 괴(Ingot)를 설정온도의 범위내에서 가열하여 압출 후, 즉시 수냉하여 상기 소재가 되는 알루미늄 압출관재를 압출 성형하는 압출단계; 상기 제품 및 소재 설계단계에서 설계된 제품의 설계 데이터를 기초로, 상기 압출단계에서 성형된 알루미늄 압출관재의 주요 굽힘부를 벤딩장비를 이용하여 설정각도로 1차 굽힘 가공하는 벤딩단계; 상기 벤딩단계에서 주요 굽힘부가 1차 굽힘 가공된 알루미늄 압출관재를 제1설정온도범위에서 용체화 처리(?) 후, 수냉하고, 이어서 제2설정온도범위 및 설정시간범위 내에서 시효경화 처리를 수행하여 상기 알루미늄 압출관재의 강성을 보강하는 강화 열처리단계(보충바랍니다); 상기 강화 열처리단계에서 강성이 보강된 알루미늄 압출관재를 하이드로 포밍 장비의 하형에 로딩하여 상형과 하형의 합형을 통하여 2차 굽힘 가공한 상태로, 상기 알루미늄 압출관재의 중공부 내부에 액압을 공급하여 확관 성형에 의해 그 치수 및 형상을 상기 제품의 설계 데이터와 일치되도록 보정하는 치수 및 형상 보정단계; 상기 치수 및 형상 보정단계에서 하이드로 포밍 성형된 알루미늄 압출관재를 정해진 규격에 맞게 절단 및 그라인딩을 통하여 최종 제품으로 가공하는 마무리 가공단계를 포함한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차체 멤버 제조 방법의 단계별 공정 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차체 멤버 제조 방법의 단계별 공정도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 차체 멤버 제조 방법은 먼저, 기존 차체 멤버의 골격을 과감하게 단순화시켜 압출관재를 소재로 성형한 후, 굽힘, 강성보강, 치수 및 형상 보정의 공정을 통하여 성형정도 및 치수품질이 우수하며, 구조적 강성의 유지 및 차체의 경량화를 도모할 수 있도록 차체 멤버의 제조 과정을 구체적으로 제공한다.

본 실시예에서는 기존 프레스(Press)성형 타입의 프론트 사이드 멤버를 예로 하여 기존의 프론트 사이드 멤버(1)가 갖는 기능 및 구조적 특성을 포함하도록 제품(3)을 단순하게 설계하고, 직관형의 알루미늄 압출관재를 소재(5)로 하여 최소한의 하이드로 포밍에 의한 확관 성형과정을 포함하여 제품(3)을 생산하기 위한 제조 과정을 설명한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 차체 멤버 제조 방법은 먼저, 기존의 프론트사이드 멤버(1)의 전체적인 단면변화의 평균치를 산출하여 그 기능 및 구조적 특성을 포함하도록 관형상으로 단순화하여 제품(3)을 설계하고, 하이드로 포밍에 의한 확관 성형으로 상기 제품의 최종 형상을 갖도록 제품(3)의 형상에 근접하는 직관형상의 소재(5)를 설계하는 제품 및 소재 설계단계(S10)를 선행한다.

이러한 제품 및 소재의 설계단계(S10)는 본 발명을 이루기 위한 기초 설계 작업으로 기존 프론트 사이드 멤버(1)에서 음각 및 양각이 성형되어 있는 면은 단순화 처리하여 최종 성형 제품(3)의 형상을 도출하고, 해당부품과 다른 상관부품과의 조립성과 이 부품이 차체의 일부분으로써 가지는 역할과 요구성능에 부합되도록 형상을 부여하게 되는데, 본 실시예에서는 그 설계과정에서 강도 및 강성의 보강을 위하여 제품단면의 중공부에 보강재를 추가하고, 타 부품과의 조립성을 높이기 위하여 장착부를 추가하여 설계한다.

즉, 본 실시예에 적용될 소재(5; 즉, 알루미늄 압출관재를 말함, 이하, 알루미늄 압출관재라 함)는 직사각형상의 관재로 형성되며, 그 중공부 내부에는 길이방향을 따라 강성보강을 위한 격막(7)을 형성하고, 외부 일측단에는 그 길이방향을 따라 조립을 위한 플랜지(9)를 형성하여 구성한다.

또한, 상기 소재가 되는 상기 알루미늄 압출관재(5)는 그 설계시에, 제품(3)으로 하이드로 포밍에 의한 확관 성형시, 전체 확관률이 2% 이하로, 국부 최대 확관률은 7% 이내로 설정되도록 제품(3)의 규격 및 형상에 근접하도록 설계하는 것이 중요하다.

이와 같이, 제품 및 소재 설계단계(S10)에서 설계된 알루미늄 압출관재(5)의설계 데이터를 기초로 압출장비(10)를 이용하여 알루미늄 괴(Ingot)를 설정온도의 범위내에서 가열하여 압출 후, 즉시 수냉하여 상기 알루미늄 압출관재(5)를 압출하여 성형해 내는 압출단계(S20)를 이룬다.

여기서, 상기 압출단계(S20)에서의 설정온도의 범위는 510℃~520℃로 설정된다.

그리고 상기 압출단계(S20)에서 성형된 알루미늄 압출관재(5)는 상기 제품 및 소재 설계단계(S10)에서 설계된 제품(3)의 설계 데이터를 기초로, 그 주요 굽힘부(BP)를 벤딩장비(20)를 이용하여 설정각도로 1차 굽힘 가공하는 벤딩단계(S30)를 진행하는데, 상기 벤딩단계(S30)에서의 설정각도는 제품의 형상과 소재의 물리적 특성 및 성형성을 고려하여 정해지겠으나, 대략 10°이내의 범위내에서 실 제품에 대하여 약 80% 정도로 굽힘되도록 설정되는 것이 바람직하다.

상기 벤딩단계(S30)에서 주요 굽힘부(BP)가 1차 굽힘 가공된 알루미늄 압출관재(5)는 강화 열처리 단계(S40)를 진행하게 되는데, 상기 강화 열처리단계(S40)는 열처리조(30) 내에서 제1설정온도범위에서 용체화 처리 후, 바로 수냉하고, 이어서 제2설정온도범위 및 설정시간범위 내에서 시효경화 처리를 수행하여 상기 알루미늄 압출관재(5)의 강성을 보강하게 된다.

상기에서 용체화 처리는 알루미늄 합금이 열에너지를 흡수하여 합금의 조직내에 존재하는 원소들이 서로 응집되어 조직상의 입자형 물질로 석출됨으로써 그것이 자체적으로 조직내 강화현상을 유발하도록 과포화 고용체의 불안정한 상태로 만들어내는 것이며, 이 때의 상기 제1설정온도범위는 515℃~525℃로 설정된다.

그리고 상기 시효경화 처리는 상기 용체화 처리된 불안정한(에너지 준위가 높은) 합금의 조직에 일정량의 열과 시간을 부여해 불안정한 합금원소들 간에 응집이 발생되도록 유도하여 소재 자체 강도를 높이는 조작으로(T6 열처리의 대표적 패턴), 이 때의 상기 제2설정온도범위는 170℃~180℃로 설정되며, 상기 설정시간범위는 7.5~8.5시간으로 설정되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 강화 열처리단계(S40)에서 강성이 보강된 알루미늄 압출관재(5)는 그 치수 및 형상을 상기 제품(3)의 설계 데이터와 일치되도록 보정하는 치수 및 형상 보정단계(S50)를 진행하게 되는데, 이를 위해서는 상기 제품(3)의 설계 데이터에 근거한 제품 성형면(41,43)을 갖도록 상형(45) 및 하형(47)을 포함하는 하이드로 포밍 장비(40)를 구축한다.

즉, 상기 알루미늄 압출관재(5)를 하형(47)에 장입하고, 상형(45)을 하강하여 하형(47)과 합형 시킴으로써 자연스럽게 2차 굽힘 가공를 이룬 후, 이러한 상태로, 상기 알루미늄 압출관재(5)의 중공부 내부에 액츄얼 펀치(49)를 통하여 액압을 공급함으로써, 확관 성형을 이루게 되는 것이다.

이 때, 상기 치수 및 형상 보정단계(S50)에서, 상기 알루미늄 압출관재(5)의 중공부 내부로 공급되는 액압은 800bar 이상, 900bar 이내의 범위에서 설정되는데, 실시결과 900bar 이상에서는 상기 액츄얼 펀치(49)와 알루미늄 압출관재(5)의 실링부(SP)에서 소재변형에 의한 압력누출의 현상이 발생함으로 900bar 이하로 액압을 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 치수 및 형상 보정단계(S50)에서 하이드로 포밍 성형된 알루미늄 압출관재(5)는 정해진 규격에 맞게 절단기(51) 및 그라인더(53)를 이용하여 절단 및 그라인딩 가공을 통하여 최종 제품(3)으로 생산하게 된다.

따라서 상기한 바와 같은 차체 멤버 제조 방법을 통하여 제조된 차체의 프론트 사이드 멤버는 제품 분석을 통하여 다음과 같은 물리적 특성 및 기계적 특성을 갖는데, 이러한 제품(3)의 성질은 상기 압출단계(S20)에서의 설정온도의 범위와 상기 강화 열처리단계(S40)에서의 제1설정온도범위, 제2설정온도범위 및 설정시간범위의 설정을 제품 성형 완료후, 제품의 인장강도, 항복강도, 연신률, 경도변화 및 두께분포 등을 인자로 하는 제품분석을 통하여 최적의 제품성질을 추적한 결과에 근거한다.

먼저, 성형 전의 인장 특성치는 강화 열처리된 알루미늄 압출관재의 특성을 평가하였고, 치수 및 형상 보정단계(S50)에서의 하이드로 포밍 성형 후, 도 3에서와 같이, 해당 A부와 B부에서 시험편을 채취하여 시험하였다. A부의 경우는 1차 굽힘 가공에 의한 소성변형과 하이드로 포밍에 의한 미소 확관의 영향이 겹치는 부위로 사료되었고, B부의 경우는 단순 미소 확관의 영역으로 사료되어 시편채취 부위로 선택하였다. 표 1은 해당 비교 결과치를 나타내었다.

특성 열처리	Hydroforming 전	Hydroforming 후
특성 열처리	6061-T6(압출재)	A부위	B부위
인장강도 (kg_f/mm²)	31.6	30.9	30.8
항복강도 (kg_f/mm²)	29.7	29.5	29.8
연 신 율 (%)	9.2	7.8	9.1

그 결과를 분석하면 소성변형에 의한 강도변화는 없었으며, A부위에서 약간의 연신율이 낮게 나왔다. 하지만, 인장시험에 있어 소성변화에 의한 가공경화 현상은 발견되지 않았다.

그리고 성형전, 후의 경도변화에 있어서는 성형전의 경도값은 알루미늄을 압출(6061-T4 F상태)하여 강화 열처리(6061-T6)한 후, 경도값의 평균(74Hv)을 구하였다. 그 값은 표 2에 표시한 바와 같으며, 하이드로 포밍 후 경도값의 평가는 소성변형에 의한 가공 경화 정도를 파악하기 위하여, 도 4에서 표시된 부위(①,②,③)를 절단하여 경도값을 측정하였다.

특성 열처리	6061-0	6061-T4(F상태)	6061-T6
경 도 (Hv:100g)	27	48	74

그 결과는 그래프1. 2. 3으로 나타나며, 이를 확인한 결과 약간의 소성변형에 의한 경도상승이 나타났다고 사료되지만, 거시적인 관점에서는 부위별 경도 상승폭이 일정하고, 그 정도가 미미하였다.

[그래프 1]

①번단면

[그래프 2]

②번단면

[그래프 3]

③번단면

그리고 성형전,후의 두께변화에 있어서는 성형전의 두께는 알루미늄 압출관재(5)의 두께로써 기준은 2mm로 하였으나, 그 단면에 비해 두께가 얇은 탓으로 압출시 소재가 격막(7;Rib)쪽으로 유입량이 많아 실제 소성변형을 일으킬 수 있는 벽면의 두께는 애초에 예상하였던 2mm에서 약간 얇아진 평균 1.98mm로 측정되었다. 따라서, 측정의 기준은 1.98mm로 정하였고, 소성변형 후 측정위치는, 도 4에서와 같은 경도측정위치와 동일한 부위(①,②,③)를 측정하였다

즉, 그 결과는 그래프4. 5. 6으로 나타나며, 이를 분석하여 본 결과 가장 두께가 얇은 부위가 단면의 모서리 부분으로 판단된다.

[그래프 4]

①번단면

[그래프 5]

②번단면

[그래프 6]

③번단면

따라서 실 제품과 설계 데이터와의 치수 합격률 평가는, 도 5에서 도시한 측정부위(①,②,③)에서 이루어졌으며, 표 3에서 알 수 있듯이, 하이드로 포밍을 위하여 제작된 알루미늄 압출관재(5)의 치수가 설계상의 치수와 차이가 많이 발생하였다. 기준은 KSD 6759에 의거하여 측정된 수치이며, 해당 알루미늄 압출관재(5)의 제품수준은 직진도 평가에서 최대 37% , 비틀림 평가에서는 최대 53%로 허용공차 기준을 훨씬 넘어서는 결과가 나왔다.

Inspection result of Extrusion demension(T6)

치수검사내역	부 위	①부위	②부위	③부위	기 준
	규 격	119.2	67.2	2
	공 차	±0.86	±0.61	±0.15
	측정치(5EA)	119.36	67.65	2.04
	길 이	965.50	964.90	965.05
	직 진 도	1.30	2.20	1.30	1.61 이하
	비 틀 림	0.79	1.22	1.10	0.8 이하

이와 같이 알루미늄 압출관재(5)의 품질확보 측면에서 기본되며, 중요한 요소인 직진도 및 비틀림은 상기 알루미늄 압출관재(5)의 검사결과에서 파악된 바와 같이, 제품(3)이라고 인정하기 힘든 형상으로 변형된 것을 의미하고 있었으며, 이는 압출관재 자체적으로는 제품이 될 수 없는 수치로써 이러한 압출재를 하이드로 포밍 성형을 통하여 치수 및 형상 보정단계(S50)를 거쳐야만 제품화 될 수 있음을 알 수 있었다.

이에, 상기 치수 및 형상 보정단계(S50)에서의 하이드로 포밍 성형 후, 제품의 치수 합격률의 측정은 기존의 제품 테이터 즉, 설계 툴인(Tool)인 카티아(CATIA)상의 제품치수 데이터 값에서 주요 포인트(Point)값을 3차원 좌표값으로 읽어들이고 접촉센서가 해당 위치를 측정하기 위하여 진입방향을 벡터 (Vector)값으로 변환하여 접촉식 3차원 측정기의 입력(Input)값으로 대입하면, 측정기가 해당 위치점을 파악하여 스캐닝(Scanning)하고, 실측치수와 입력값과의 차이를 계산하여 합격률을 계산하는 방식으로 이루어졌으며, 도 6은 설계 데이터상에서 주요 측정위치를 표시한 것으로 실 제품과 비교되는 부위이기도 하다.

이러한 측정위치의 선정은 제품의 형상을 이루는 기본 골격구조 부위를 선정하였다.

실제로 상기 치수 및 형상 보정단계(S50)에서의 하이드로 포밍 성형 후 제품(3)을 3차원 측정기로 측정한 결과, 표 4에서 도시한 바와 같이, 총 19개소의 측정위치에서 ±0.5000mm 허용공차를 만족하는 위치가 11개소이며 합격률이 58%로써, 이는 프레스 성형제품인 양산제품과 비교하였을 때, 동등이상의 치수품질을 나타내었고, 해당 제품의 아랫면의 경우는 측정 8개소 중 7개소가 허용공차를 만족하여 높은 성형정도를 나타내었다.

3D Dimension Inspection results

측정 Point 수	허용공차(deviation)	합격 Point 수	평 가
19 Point	±0.5000mm	11 Point	양산제품에 동등이상의 수준
		-0.1638mm∼ 0.4499mm

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차체 멤버 제조 방법에 의하면, 차체 멤버의 그 기능 및 구조적 특성을 고려한 단순화 설계를 기초로 하여 제품의 형상에 근접하는 알루미늄 압출관재를 소재로 성형한 후, 굽힘, 강성보강, 치수 및 형상 보정의 공정을 통하여 차체 멤버를 제조함으로써, 기존 차체 멤버에 비하여 제조 공정이 획기적으로 단축되며, 그 성형정도 및 치수품질이 우수하며, 구조적 강성의 유지 및 차체의 경량화를 동시에 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims

기존 차체 멤버의 전체적인 단면변화의 평균치를 산출하여 그 기능 및 구조적 특성을 포함하도록 관형상의 제품으로 단순화하여 설계하고, 하이드로 포밍에 의한 확관 성형으로 상기 제품의 형상을 갖도록 제품의 형상에 근접하는 직관형상의 소재를 설계하는 제품 및 소재 설계단계;

상기 제품 및 소재 설계단계에서 설계된 소재의 설계 데이터를 기초로 압출장비를 이용하여 알루미늄 괴(Ingot)를 설정온도의 범위내에서 가열하여 압출 후, 즉시 수냉하여 상기 소재가 되는 알루미늄 압출관재를 압출 성형하는 압출단계;

상기 제품 및 소재 설계단계에서 설계된 제품의 설계 데이터를 기초로, 상기 압출단계에서 성형된 알루미늄 압출관재의 주요 굽힘부를 벤딩장비를 이용하여 설정각도로 1차 굽힘 가공하는 벤딩단계;

상기 벤딩단계에서 주요 굽힘부가 1차 굽힘 가공된 알루미늄 압출관재를 제1설정온도범위에서 용체화 처리(?) 후, 수냉하고, 이어서 제2설정온도범위 및 설정시간범위 내에서 시효경화 처리를 수행하여 상기 알루미늄 압출관재의 강성을 보강하는 강화 열처리단계;

상기 강화 열처리단계에서 강성이 보강된 알루미늄 압출관재를 하이드로 포밍 장비의 하형에 로딩하여 상형과 하형의 합형을 통하여 2차 굽힘 가공한 상태로, 상기 알루미늄 압출관재의 중공부 내부에 액압을 공급하여 확관 성형에 의해 그 치수 및 형상을 상기 제품의 설계 데이터와 일치되도록 보정하는 치수 및 형상 보정단계;

상기 치수 및 형상 보정단계에서 하이드로 포밍 성형된 알루미늄 압출관재를 정해진 규격에 맞게 절단 및 그라인딩을 통하여 최종 제품으로 가공하는 마무리 가공단계;

를 포함하는 차체 멤버 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 알루미늄 압출관재는

직사각형상의 관재로 형성되며, 그 중공부 내부에는 길이방향을 따라 격막을 형성하고, 외부 일측단에는 그 길이방향을 따라 플랜지를 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 멤버 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제품 및 소재 설계단계는,

상기 치수 및 형상 보정단계에서 소재가 되는 상기 알루미늄 압출관재의 전체 확관률이 2% 이하로, 국부 최대 확관률은 7% 이내로 설정되도록 상기 제품 및 소재의 설계가 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 멤버 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 압출단계에서의 설정온도의 범위는

510℃~520℃로 설정되는 것을 특징으로 하는 차체 멤버 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 벤딩단계에서의 설정각도는

10°이내의 범위내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 차체 멤버 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 강화 열처리단계에서,

제1설정온도범위는 515℃~525℃로 설정되며, 제2설정온도범위는 170℃~180℃로 설정되며, 상기 설정시간범위는 7.5~8.5시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 차체 멤버 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 치수 및 형상 보정단계에서,

상기 알루미늄 압출관재의 중공부 내부로 공급되는 액압은 800bar 이상, 900bar 이내의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 하는 차체 멤버 제조 방법.
차체 멤버 제조 방법에 있어서,

기존 차체 멤버의 전체적인 단면변화의 평균치를 산출하여 그 기능 및 구조적 특성을 포함하도록 관형상의 제품과, 하이드로 포밍에 의한 확관 성형으로 상기 제품의 형상을 갖도록 직관형상의 소재를 단순화하여 설계한 상태에서,

상기 소재의 설계 데이터를 기초로 알루미늄 괴(Ingot)를 가열하여 압출 후, 즉시 수냉하여 내부에 격막을 갖는 사각형상의 알루미늄 압출관재로 이루어지는 소재를 성형하는 제1단계;

상기 제품의 설계 데이터를 기초로, 상기 성형된 알루미늄 압출관재의 주요 굽힘부를 설정각도만큼 1차 굽힘 가공하는 제2단계;

상기 제2단계에서 주요 굽힘부가 1차 굽힘 가공된 알루미늄 압출관재를 일정온도로 가열하여 용체화 처리(?) 후, 수냉하고, 다시 설정시간동안 일정온도로 가열하여 시효경화 처리를 수행하여 상기 알루미늄 압출관재의 강성을 보강하는 제3단계;

상기 제3단계에서 강성이 보강된 알루미늄 압출관재를 하이드로 포밍 장비의 하형에 로딩하여 상형과 하형의 합형을 통하여 2차 굽힘 가공한 상태로, 상기 알루미늄 압출관재의 중공부 내부에 액압을 공급하여 확관 성형에 의해 그 치수 및 형상을 상기 제품의 설계 데이터와 일치되도록 보정하는 제4단계;

상기 제4단계에서 하이드로 포밍 성형된 알루미늄 압출관재를 정해진 규격에 맞게 절단 및 그라인딩을 통하여 최종 제품으로 마무리 가공하는 제5단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 멤버 제조 방법.