KR20060033921A

KR20060033921A - 경화 강판 부품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20060033921A
Application number: KR1020067002212A
Authority: KR
Inventors: 마틴 플라이샨달; 시그프리드 골느베르가; 게랄드 란들르; 안나 엘리사베트 라브; 베르나 브란드슈뎃타; 요세프 파달; 로베르트 베호프; 보르프강 슈탈
Original assignee: 뵈스트알파인 스탈 게엠베하; 뵈스트알피네 오토모티브 홀딩 게엠베하
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2006-04-20
Also published as: PL1651789T3; ES2525731T3; JP5113385B2; WO2005021820A1; EP2177641B1; MXPA06000826A; KR20060036111A; CA2533633C; US7938949B2; ES2524324T3; EP1660693A1; ES2350931T3; CN1829817A; US20110045316A1; WO2005021821A1; KR100825975B1; BRPI0412601A; JP2007505211A; BRPI0412601B1; WO2005021822A1

Abstract

본 발명은 강판으로 경화 구조 부품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 다음의 단계들을 포함한다:

a) 음극 방식 수단이 제공된 강판으로 성형 부품을 성형하는 단계;

b) 성형 부품을 성형하기 전, 성형 중, 또는 성형 후에, 필요한 최종 트리밍 및 필요하다면 펀칭(punching), 또는 천공 패턴의 생성을 실행하는 단계;

c) 이어서, 상기 성형 부품의 적어도 일부를 대기중 산소가 제공된 가운데 강 소재의 오스테나이트화가 가능한 온도까지 가열하는 단계;

d) 그 후, 구조 부품을 몰드-하드닝 공구로 이동시켜 몰드 하드닝을 수행하되, 상기 구조 부품은 몰드-하드닝 공구와 접촉하고 가압됨으로써 냉각되고 이에 따라 경화되는 단계.

Description

경화 강판 부품의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING HARDENED PARTS FROM SHEET STEEL}

본 발명은 강판으로부터 경화 구조 부품을 제조하는 방법 및 이러한 방법으로 제조된 경화 구조 부품에 관한 것이다.

자동차 제조 분야에서는 전체적인 차량 무게를 줄이는 것이 요구되며, 특히 개선되는 부속 장치의 경우, 전체적인 차량 무게를 증가시키지 않는 것이 요구된다.

이는 차량의 특정 부품들의 무게가 가벼워지는 경우에만 실현될 수 있다. 이와 관련하여, 특히 종래에 비해 차체의 무게를 현저히 줄이는 것이 시도되고 있다.

그러나, 동시에 안전에 대한 요구, 특히 차량 내부의 탑승자의 안전 및 사고 발생시의 안전에 대한 요구가 증가하고 있다.

차체 전체의 무게를 줄이기 위해 부품들의 수가 감소하고 있으며, 특히 부품들의 두께가 감소하고 있지만, 무게가 감소된 차체는 사고시의 일정한 변형 거동에 따른 증가된 강도 및 단단함을 발휘할 것이 기대된다.

강(綱)은 차체를 제조함에 있어서 가장 많이 사용되는 소재이다. 다른 소재들로는, 매우 다양한 소재 특성을 갖는 구조 부품을 효율적인 가격으로 얻는 것이 불가능하다.

이러한 변화된 요구에 대한 결과는, 우수한 강도와 함께, 큰 확장 계수, 그리고 개선된 냉간 성형 능력을 보장한다. 더욱이 강에 의해 보여질 수 있는 강도의 범위가 증가한다.

하나의 관점에서 보면, 차량 구조와 관련하여 특히 차체는, 합금 조성의 기능인 1000 내지 2000 MPa 범위 내의 강도를 갖는 튼튼한 얇은 강판으로 만들어진 구조 부품와 관련이 있다.

구조 부품에서 이런 종류의 튼튼함을 얻기 위해서는, 강판으로부터 적절한 평판을 잘라내고, 평판을 오스테나이트화 온도 이상의 적당한 온도까지 가열한 다음, 프레스에서 구조 부품을 성형하는 방법이 알려져 있다. 여기서 소재의 급속 냉각은 성형 공정 동안에 동시에 제공된다.

스케일 층은 강판을 오스테나이트화하기 위한 어닐링 공정 동안에 표면에 형성된다. 이러한 스케일 층은 모양의 성형 및 냉각 후에 사라진다. 종래에는 이것이 샌드블러스팅(sandblasting method, 일명 모래분사법)에 의해 수행되었다. 이러한 스케일 층이 제거되기 전, 후에는 최종 트리밍 공정과 구멍의 펀칭이 수행되었다.

이는 만일 상기 최종 트리밍 및 구멍의 펀칭이 샌드 블러스팅 이전에 수행된다면, 매우 불리하다. 컷 에지(Cut edge)와 구멍의 에지(edge of hole)들이 손상을 입게 되기 때문이다. 경화 공정(hardening) 이후의 처리 공정들의 순서에 상관없 이, 구조적인 부분들이 가끔 뒤틀릴 수 있는 샌드블러스팅에 의해 스케일이 제거되면 이는 매우 불리하다. 부식층으로의 소위 부분 코팅(piece coating)은 설명한 처리 단계들의 다음에 발생한다. 예를 들면 음극 방식(防蝕) 층이 적용된다.

이와 관련하여, 경화 공정(hardening) 때문에, 경화 구조 부품의 마무리 공정(finishing)이 매우 복잡하고 마모가 심할 수 있다는 불리한 점이 있다.

더욱이, 부분 코팅은 일반적으로, 잘 발달되지 않은 방식 기능을 제공한다는 문제가 있다. 더욱이, 층의 두께는 균일하지 않으며, 대신 구조 부품 표면에서 두께가 변한다.

이러한 방법의 보정으로는, 구조 부품을 금속 강판으로부터 냉간 성형하는 것이 잘 알려져 있으며, 또한 오스테나이트화 온도까지 가열한 후 조정(calibrating) 공구에서 급속 냉각하는 것이 알려져 있다. 여기서 상기 조정 공구는 열에 의해 변형된 성형된 영역의 조정을 담당 한다.

다음으로, 전술한 마무리 공정(finishing)이 수행된다. 전술한 방법과 비교하면, 이러한 방법은 보다 복잡한 기하학적 형상을 가능하게 한다. 동시에 일어나는 성형 및 경화 과정에서 선형(linear)의 형상을 만드는 것이 가능하기 때문이다. 그러나, 복잡한 형상은 상기의 성형 공정(shaping)에서는 구현될 수 없다.

GB 1 490 535에는, 경화 가능한 강으로 된 강판을 경화 온도까지 가열 한 후 성형 장치에 위치시키고, 상기 성형 장치에서 상기 강판을 원하는 최종 형상으로 성형하며, 강판이 성형 장치에 있는 동안 마르텐사이트 또는 베이나이트 조직을 얻기 위해 상기 성형 공정이 수행되는 동안 급속한 냉각이 동시에 수행되도록 하는 경화 구조 부품을 만드는 방법이 개시되어 있다.

예를 들면 붕소 합금 탄소강 또는 탄소 합금 망간강이 원 재료로 사용될 수 있다. 상기 공개된 발명에 의하면, 성형(shaping)은 압력에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 그러나, 다른 방법들도 역시 사용될 수 있다. 성형 및 냉각이 위와 같은 방법으로 매우 빠르게 수행되면, 적당한 입자를 갖는 마르텐사이트 또는 베이나이트 구조가 얻어진다.

EP 1 253 208 A1에는, 판재가 압력 공구(pressure tool)속에서 열간 성형되고 강화되어 프로파일 가공된 금속이 되는, 판재가 경화되고 프로파일 가공된 금속 강판부의 제조방법이 개시되어 있다.

이러한 과정에서는, 후속적인 처리 작업 동안에 프로파일 가공된 금속 강판부의 위치를 결정하기 위해 사용되는, 비교 지점 또는 칼라(collars), 상기 평판의 평면에서 튀어나온 돌출부 등이 만들어진다.

성형 공정 동안에, 강판의 천공 되지 않은 영역으로부터 칼라(collar)를 형성하는 것이 의도되고 있으며, 여기서 상기 비교 지점들은 프로파일 가공된 금속 강판부의 에지 또는 통로 또는 칼라에서 스탬핑(stamping)의 형태로 만들어진다.

하나의 공구에서의 모양 성형, 경화, 및 템퍼링(tempering) 공정의 조합을 통한 효율적인 작업으로 인해, 프레스 공구에서의 냉간 성형 및 경화는 일반적으로 장점을 가지고 있다. 그러나, 프로파일 가공된 금속 강판부의 공구 속에서의 열 응력을 고려한 클램핑(clamping) 공정에 의하면, 그리고 열 응력을 고려하면, 정확하게 예측가능한 뒤틀림은 일어날 수 없다. 이것은 연속적인 작업 공정에 대해 불리 한 효과를 발생시킬 수 있다. 그래서 프로파일 가공된 금속 강판부에 비교 지점이 만들어진다.

DE 197 23 655 A1에는 강판 제품을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 상기 방법에서는, 강판이 공구속에서 마르텐사이트 구조가 되도록 가열되고 경화된다. 그러므로, 상기 공구들은 경화 공정 동안 고정을 위해 사용된다.

경화 이후의 처리가 이루어진 영역에서는, 상기 강판이 연강(soft steel)의 범위 내에서 유지되어야 한다. 여기서 공구에의 삽입은 급속 냉각, 즉 이 영역에서의 마르텐 사이트 구조를 피하기 위해 사용된다.

공구 속에서의 컷 아웃(cutout)에 의해 동일한 효과가 얻어지는 것이 가능하다. 그러므로, 상기 강판과 상기 공구들 사이에 차이(gap)가 나타난다. 이러한 방법에 의해 나타나는 불리한 점은, 이 과정에서 일어날 수 있는 심각한 구부러짐 또는 비틀림(warping) 때문에, 상기 주된 방법이 보다 복잡한 구조들을 갖는 프레셔-하드닝 구성부에는 적합하지 않다는 것이다.

DE 100 49 600 A1에는 부분적으로 보강된 성형된 강판부를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 여기서는 구조 부품의 기본 강판이 평평한 상태의 제한된 위치에서 강판의 보강된 부분에 결합되며, 이러한 소위 패치드 강판 금속 복합물(patched sheet metal compound)이 후속적으로 함께 성형된다.

그 제조 방법에 의한 제조물 및 결과물과 관련되는 제조 방법을 개선하기 위해, 그리고, 상기 방법을 실행하는데 있어서 부담을 줄이기 위해, 상기 패치드 복합물 강판 금속(patched compound sheet metal)이 성형(shaping)에 앞서 적어도 800℃ 내지 850℃로 가열되고, 빨리 삽입되며, 가열된 상태에서 빨리 성형된다. 그런 다음, 성형 부품이 기계적으로 유지되는 동안에, 안쪽으로부터 강제적으로 냉각되는 성형 공구와 접촉함으로써 명확히 냉각된다.

다음으로, 중요한 온도 범위는 800℃ 내지 500℃이고, 특히 제한된 냉각 속도로 진행된다.

보강된 강판과 기초 강판 재료를 결합하는 단계는 용이하게 통합될 수 있으며, 여기서 부품들은 서로 강하게 납땜되며, 이로 인해 접촉부분에서 효율적인 방식 효과를 동시에 얻는 것이 가능하게 된다.

이러한 방법의 불리한 점은 특히 제한된 내부 냉각 때문에, 공구들이 매우 복잡하다는 것이다.

DE 2 003 306에는 강판부를 프레스 가공하고 경화하기 위한 방법 및 장치들이 개시되어 있다. 이러한 발명의 목적은 강판 단편들을 형강(形鋼, shape)으로 프레스 가공하고, 경화시키기는 것인데, 여기서 특히 강판으로 만들어지는 그러한 부분들이 몰드 프레싱(mold pressing,금형 프레싱 가공) 및 경화 공정에 의해 연속적인 분리된 단계속에서 만들어지도록 하기 위한 것이다.

특히 경화되거나 담금질(quenching)된 생산품들이 요구되는 형상에서 변형되는 것을 피하는 것이 의도된다. 따라서 추가적인 작업 단계가 필요하다.

이를 위해서, 오스테나이트화를 발생시키는 온도까지 강판의 단편을 가열한 후에, 동시에 작동되는 한쌍의 성형 요소들 사이에, 강판의 단편을 위치시키고, 그런 다음 상기 단편을 프레스 가공하며, 동시에 열이 상기 단편으로부터 성형 요소 들로 전달된다. 모든 공정 동안에, 상기 단편들은 냉각 온도로 유지된다. 그러므로, 상기 단편에 대해 성형압력하에서의 담금질 작업이 수행된다.

DE 101 20 063 C2에는, 테이프 형태로 롤러 프로파일 가공 장치에 제공되는 원재료를 이용하여 만들어진 차량용의 프로파일 가공된 금속 구조의 부품들(요소들, profiled metal structural)을 제공하는 것 및 롤러 형상으로 프로파일 가공된 부품들을 성형하는 것이 개시되어 있다. 여기서 롤러 프로파일 가공 장치의 출구 다음에, 상기 롤러 형상으로 프로파일 가공된 부품들의 부분적인 영역들은 경화에 필요한 온도까지 가열되며, 냉각 장치에 의해 담금질 된다.

이런 다음에, 롤러의 프로파일을 갖는 부품들이, 프로파일 가공된 구조 부품들의 사이즈로 커팅된다.

USP 6,564,504 B2는 매우 큰 기계적인 특성들을 갖는 부품의 제조 방법을 개시하고 있다. 여기서 상기 부품은 롤(roll) 형태의 강판으로 만들어진 강대(strip)를 펀칭하여 만들어지며, 냉간 압연 및 코팅되는 소재는 강의 표면을 보호하기 위한 금속 또는 합금으로 코팅되며, 여기서 상기 강판이 커팅되고 강판 예비품이 얻어지며, 상기 강판 예비품은 냉간 또는 열간 성형되고, 열간 성형 후 냉각 및 경화되거나, 냉간 성형 후 가열된 다음 냉각 된다.

금속간의 합금은 성형 전 또는 후에 표면에 적용되며, 방식 및 강의 탄화방지를 위해 제공된다.

또한 이러한 금속간 혼합물은 윤활 기능을 갖는다. 다음으로, 과잉의 소재가 성형된 부품으로부터 제거된다. 상기 코팅은 일반적으로 아연 또는 아연과 알루미 늄에 기초한다.

여기서는, 양쪽면에 전해 아연 도금(electrolytically zinc- coat)된 강을 사용하는 것이 가능하며, 950℃ 에서 오스테나이트화이 발생되어야 한다. 이러한 전해 아연 도금층은 오스테나이트화 과정에서 철-아연 합금으로 완전히 바뀐다. 성형 동안에 그리고 냉각을 위해 홀드되는 동안에 상기 코팅은 공구를 통한 열의 방출을 방해하지 않으며, 오히려 열의 방출을 증가시킨다.

더욱이, 상기 공개 특허는 전해 아연 도금된 테이프에 대한 대안으로써, 45% 내지 50%의 아연 및 나머지 성분은 알루미늄으로 된 코팅을 채택할 것을 제안하고 있다. 두가지 전술한 방법의 실시예에서 언급된 불리한 점은 음극 부식 방지법이 더 이상 존재하지 않는다는 것이다. 더욱이 위와 같은 층은 매우 깨지기 쉬워서(brittle)해서 성형 단계에서 크랙이 발생하기 쉽다.

또한, 45 내지 50% 의 아연과 55 내지 45%의 알루미늄이 방식 기능을 제공하지 않음은 언급할 만 한다. 비록 아연 또는 아연과 알루미늄의 합금의 코팅으로써의 사용이 에지(edge) 에도 아연방식기능을 (galvanic protection)을 제공한다는 내용이 상기 공개된 발명을 통해 청구된 것이라 할 지라도, 실제로 이러한 기능을 얻는 것은 불가능하다.

실제로는, 전술한 코팅들에 의해 충분한 아연방식 기능(galvanic protection)을 제공하는 것이 불가능하다.

EP 1 013 785 A1는 롤 형태의 스틸 테이프(steel tape), 특히 열간 압연된 스틸 테이프(steel tape)로부터 구조 부품을 제조하는 방법을 개시하고 있다.

상기 발명의 목적은 0.2 내지 2.0 mm의 두께를 갖는 롤 형상의 강판, 그 중에서도 특히 열간 압연 된 후 코팅된 강판, 및 열처리의 다음에 냉간 또는 열간 성형 되어야 하는 강판을 제공하는 것이다.

이 때, 상기 열처리에서는, 열간 성형 또는 열처리의 전, 후 또는 중간에,강의 탄소제거 없이, 그리고 전술한 강의 표면의 산화 없이 온도의 증가가 보장된다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 상기 강판은, 강의 표면 보호를 보장하는 금속 또는 금속 합급으로 제공되며, 상기 강판이 성형을 위한 온도 상승의 영향을 받은 다음, 강판의 성형이 수행되며, 최종적으로 상기 부품이 냉각된다.

특히, 상기 강판은 열간 상태에서 프레스 가공되며, 딥드로잉(deep-drawing)에 의해 형성되는 부분이 경화되기 위해 냉각 되어야 하며, 이는 임계 경화 속도보다 빠른 속도에서 이루어져야 한다. 적당한 합금강은 공개되어 있으며, 이러한 강판은 공구에서 성형 되거나 경화되기 이전에 950℃의 온도에서 오스테나이즈화 되어야 한다.

적용된 코팅은 특히 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되며, 이로 인해 산화 및 탄소 제거 방지 기능뿐만 아니라 윤활 효과까지 나타나게 된다. 비록 알려진 다른 방법과는 달리, 이러한 방법에 의하면, 기본적으로 용융 아연 도금층이 큰 성형에 대해 지나치게 낮은 연성을 갖고 있기 때문에, 후속적인 가열 공정 동안에 강판부가 오스테나이트화 온도까지 상승된 이후에 산화되어, 상기 공개 발명에서 나타난 바와 같은 냉각 성형은 용융 아연 도금 강판에는 불가능하다.

냉간 상태에서 상기와 같은 강판에 대해 딥 드로잉(deep-drawing)을 하여 보 다 복잡한 형상을 만드는 것은 특히 불가능하다. 열간 성형, 즉 하나의 공구에 의한 성형 및 경화는 상기와 같은 코팅에 의해 가능하다. 그러나 후에, 상기 구조 부품(structural part)는 어떤 음극 보호 기능도 갖지 않는다.

더욱이, 이러한 같은 structural part는 기계적으로 또는 경화 이후 레이저에 의해 작업되어야 하며, 그러므로, 이미 언급된 불리한점들은 소재의 경도 때문에 후속적인 처리 단계가 비싸지게 되는 문제를 발생시킨다.

무엇 보다도, 성형된 모든 영역이 레이저에 의해 또는 기계적으로 커팅되며, 방식기능을 더 이상 갖지 않는 다는 불리함이 있다.

성형된 금속 구조 부품(요소)을 제조하기 위해, 특히 경화되지 않은 열 성형이 가능한(heat formable) 강판으로부터 반제품으로서의 구조체 부품(structural body element)을 만들기 위해, DE 102 54 695 B3에는, 반제품을 특히 딥드로잉(deep drawing)과 같은 냉간 성형 공정에 의해 구조 부품 블랭크(blank)로 만드는 방법이 개시되어 있다.

구조 부품 블랭크의 에지는, 제조되는 구조 부품(structural element)에 대응되도록 에지 외형(edge contour)으로 트리밍된다. 최종적으로, 드레싱(dressing)된 구조 부품 블랭크는 열간 성형 공구에 의해 가열되고 압력 경화(pressure-hardened)된다.

냉간 성형 이후의 이러한 과정에 의해 만들어지는 구조 부품은, 이미 바람직한 에지 외형을 갖는다. 그러므로, 구조 부품의 에지에 대한 최종 트리밍이 생략된다.

사용되는 강은 에어 하드닝 스틸(air-hardening steel)이어야 하며, 만일 필요하다면, 가열 동안의 스케일 발생을 방지하기 위해 보호 가스 대기(protective gas atmosphere)속에서 가열된다.

상기 공개 발명에서는 냉간 성형 과정 동안에 구조 부품 블랭크가 최종 외형에 가깝게 성형된다는 내용이 개시되어 있으며, 여기서 “최종 외형에 가깝게”라는 말은 원자재의 제품으로의 변환과 동반하는, 최종 구조 부품에서 기하학적 형상을갖는 부분들이 냉간 성형 과정의 마지막 단계에서 구조 부품 블랭크에 완벽하게 형성된다라고 쉽게 이해될 수 있다.

따라서, 냉간 성형 공정의 마지막 단계에서는, 원자재의 부품으로의 변환(flow of material)을 요구하는 부분적인 형상의 간단한 매칭(matching)만이, 구조 부품의 3차원 형상을 만들기 위해 필요해야 한다.

이러한 방법의 불리한 점은 고온의 상태에서, 전체 외형의 최종 성형 단계가 발생한다는 것이다. 여기서 스케일의 발생을 방지하기 위해 알려진, 즉 보호 가스 대기(protective gas atmosphere) 하에서 어닐링이 수행되는 방법이 수행되어야 하며, 또는 부품들의 스케일이 제거되어야 한다.

두가지 모든 공정들 다음에는 방식를 위한 후속적인 부품들의 코팅이 이루어 져야 한다.

요약하면, 성형 및 경화 이후에 제조되는 부품들에 추가적인 처리를 하는 것이 필요하며, 비싸고 복잡한, 전술한 모든 방법들은 불리한 것들이라 할 수 있다. 또한, 상기 구조 부품들은 부식으로부터 전혀 보호되지 않거나, 불충분하게 보호되 고 있다.

본 발명의 목적은, 단순하고 빠르게 실행될 수 있으며, 음극 방식(防蝕) 수단을 가지고 정확한 치수설정이 가능하며 스케일 제거 및 샌드 블러스팅과 같은 마무리 작업 없이, 강판, 특히 얇은 강판(박판)으로 경화 구조 부품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징들을 가지는 방법에 의해 달성될 수 있다. 더 바람직한 변형 형태들은 종속항에 개시되어 있다.

본 발명은 또한 방식 수단을 가지고, 치수적으로 안정되고 정확하며, 생산 비용이 보다 저렴한 강판으로 경화 구조 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적은 청구항 21의 특징들을 가진 경화 강판에 의해 달성될 수 있다. 더 유리한 개선된 형태들은 종속항에 나타나 있다.

본 발명에 의하면, 구조 부품의 성형과 트리밍 및 천공은 거의 경화되지 않은 상태에서 실행된다. 경화되지 않은 상태에서 사용되는 특수 소재의 상대적으로 우수한 성형 능력은, 더 복잡한 구조 부품의 기하학적 형상을 구현할 수 있게 하고, 경화된 상태에서의 고가의 후속 트리밍을 경화 과정 이전에 이루어지는 더 저렴한 기계적인 절삭 공정으로 대체한다.

구조 부품의 가열 때문에 피할 수 없는 수치의 변화는, 구조 부품이 최종 수치보다 약 0.5 내지 2% 작게 형성되도록 함으로써 냉간 강판의 성형에서 미리 고려될 수 있다. 적어도 성형 중 예상되는 열팽창은 고려된다.

구조 부품의 냉간 작업, 즉 성형, 트리밍, 및 천공 등에 관해서는, 만일 컷 에지(Cut edge), 성형 에지(shaped edge), 성형 표면과 같은 구조 부품의 작은 공차를 갖는 영역과, 바람직한 최종 오차, 특히 트리밍 및 위치상의 오차로 천공된 구멍들과 같은 천공 패턴이 필요하다면, 높은 복잡성과 높은 성형 깊이의 최종 경화 구조 부품 영역을 제조하는 것으로 충분하며, 이때 열로 인한 구조 부품의 열팽창이 고려되거나 보상된다.

이것은 구조 부품의 이어지는 냉간 성형이 최종 경화 구조 부품의 목표하는 최종 치수보다 약 0.5 내지 2% 작게 이루어짐을 의미한다. 여기서 더 작다는 것은, 이어지는 냉간 성형에서 구조 부품이 모든 3개의 공간 축, 즉 3차원으로 최종 성형된다는 것을 의미한다. 이러한 방식으로, 열팽창이 3개의 모든 축과 관련하여 동일하게 고려된다. 종래 기술에서는, 모든 공간 방향으로 열팽창을 고려하는 것이 불가능하며, 예컨대 몰드가 완벽히 닫히지 않아 불완전한 성형을 초래하는 경우 Z 방향의 팽창만이 고려될 수 있다.

본 발명에 의하면, 공구의 3차원 기하학적 형상 또는 윤곽이 3개의 모든 차원에서 작게 형성되는 것이 바람직하다.

더욱이, 본 발명에 의하면, 용융 아연 도금 강판(hot-dip galvanized sheet steel), 특히 특수 조성의 방식 코팅을 갖는 용융 아연 도금 강판이 사용된다.

지금까지, 본 기술 분야에서는, 성형 전, 후에 가열 단계가 실행되는 공정들에 아연도금 강판이 적당하다고 생각되었다. 이것은 아연 층이 일반적으로 사용되는 약 900 내지 950℃의 가열로 온도 이상에서 강하게 산화되며, 보호 가스(무산소 대기) 하에서 휘발성이 있기 때문이다.

먼저 열 처리 된 후 성형 및 경화 처리되는 본 발명에 따른 강판의 방식 수단은, 실질적으로 아연에 기초한 음극 방식 수단이다. 본 발명에 의하면, 마그네슘, 실리콘, 티타늄, 칼슘 및 알루미늄과 같은 하나 또는 복수의 산소 친화성 원소들 0.1% 내지 15%가 아연으로 구성되는 코팅에 첨가될 수 있다. 마그네슘, 실리콘, 티타늄, 칼슘 및 알루미늄과 같은 산소 친화성 원소들 적은 양은 이러한 특수한 적용에 있어 놀랄만한 효과를 발생시킨다.

본 발명에 따르면, 적어도 Mn, Al, Ti, Si, Ca이 산소 친화성 원소로 사용 가능한 원소들이다. 이하에서, 알루미늄이 언급되면, 여기서 언급된 다른 모든 원소들을 대표하는 것으로 이해할 것이다.

알루미늄과 같은 산소 친화성 원소는 적은 양에도 불구하고, Al₂O₃ 또는 산소 친화성 산화물(MgO, CaO, TiO, SiO₂)로 구성되어 매우 효과적이며 자기 회복 기능을 갖는 보호층을 뚜렷하게 형성시킨다는 것이 알려져 있다. 이러한 매우 얇은 산화물 층은 매우 고온에서도 아래의 아연(Zn)을 포함하는 방식층의 산화를 방지한다. 이는, 압력 경화 방법 중 아연 코팅 강판을 특수하게 연속 처리하는 과정에서 대략 두 개의 방식층이 형성되며, 이 층은 높은 아연 비율을 갖는 음극적으로 매우 효율적인 층으로 구성되고 산화물(Al₂O₃, MgO, CaO, TiO, SiO₂)로 구성되는 산화 방지층에 의해 산화 및 증발이 방지된다는 것을 의미한다. 따라서, 상기 결과물은 훌륭한 화학적 내구성을 갖는 음극 방식층이다. 이는 산화 대기(oxidizing atmosphere)에서 열처리가 실행되어야 함을 의미한다. 보호 가스(무산소 대기)에 의해 산화를 방지하는 것이 가능하지만, 높은 증기 압력 때문에 아연이 증발하게 된다.

본 발명에 따른 방식층은 또한 압력-경화 방법과 관련하여 매우 큰 기계적 안정성을 가지기 때문에, 강판의 오스테나이트화 이후에 수행되는 성형 단계가 이러한 층을 파괴하지 않는다는 것이 또한 밝혀졌다. 비록 육안으로 보이는 균열이 일어나더라도, 음극 보호 효과는 적어도 압력 경화 방법을 위한 공지된 방식층의 보호 효과보다는 명백히 우수하다.

본 발명에 따른 방식층을 강판에 제공하기 위하여, 첫 번째 단계에서는 알루미늄 함량이 중량%로 0.1%이상 15%이하, 특히 10% 이하, 더 바람직하게는 5%이하로 포함된 아연 합금을 강판, 특히 합금 강판에 적용할 수 있으며, 두 번째 단계에서는, 코팅된 강판으로부터 성형, 특히 잘라 내거나 펀칭된 일 부분들을 대기중 산소가 제공된 상태에서 합금 강판의 오스테나이트화 온도 이상까지 가열한 다음 증가된 속도로 냉각한다. 상기 강판에서 잘라 내어진 부분들(플레이트)의 성형은 오스테나이트화 온도까지 강판을 가열하기 전 또는 후에 실행될 수 있다.

본 방법의 첫 번째 단계에서, 즉 강판 표면을 코팅하는 과정에서, 또는 상기 층에 가까운 영역에서, 특히 Fe₂Al₅ _- _xZn_x의 얇은 경계 상이 형성되고, 이는 690℃까지의 온도에서 실행되는 액체 금속의 코팅 처리 과정 중 Fe-Zn의 확산을 방지한다. 따라서, 본 방법의 첫 번째 단계에서는 알루미늄이 추가된 아연-금속 코팅이 제공된 강판이 형성되며, 이는 코팅에 가까운 영역에서처럼 강판 표면만을 향하는 매우 얇은 경계 상(barrier phase)을 가지고, 이는 아연-철 연결 상(Connection phase)의 빠른 성장에 대항하여 효과적이다. 또한, 알루미늄이 단독으로 존재함으로써 경계층 영역에서 철-아연 확산 경향을 낮추는 것을 생각할 수 있다.

이제 두번째 단계에서, 금속 아연-알루미늄 층이 제공되는 강판을 대기중 산소가 공급된 채 오스테나이트화 온도까지 가열한다면, 먼저 상기 강판의 금속층이 액화된다.

산소 친화성을 갖는 알루미늄은 말단 표면의 아연에서부터 대기중 산소와 반응하여 고체 산화물 또는 알루미늄 산화물을 형성한다. 이 때문에 이 방향으로 알루미늄 금속의 농도가 감소되며, 이는 소모되는 방향으로, 즉 말단 영역 방향으로 알루미늄의 연속적인 확산을 유발한다. 상기 층의 공기 중에 노출된 영역에서 풍부한 알루미늄 산화물은 상기 층의 금속 산화 방지제 및 아연의 증발 방지제로 작용한다.

또한, 가열 중, 알루미늄은 말단 영역 방향의 연속적인 확산에 의해 가장 가까운 경계상으로부터 추출되어, 표면의 Al₂O₃층의 형성을 위해 사용된다. 이러한 방식으로 아연이 많은 비율로 포함된 음극적으로 높은 효율을 갖는 층의 뒤쪽에 남는 강판 코팅이 형성된다.

예를 들면, 알루미늄이 중량%로 0.2 이상 4 이하, 바람직하게는 0.26 이상 2.5 이하의 비율로 더해진 아연 합금이 매우 적절하다.

425℃ 이상 690℃ 이하, 특히 440℃ 내지 495℃의 온도에서 용융 금속욕(金屬浴, liquid metal bath)을 통과하는 과정의 첫번째 단계에서, 유리한 방법으로 아연 합금 층이 강판 표면에 적용되고, 이어서 코팅된 강판이 냉각된다면, 인접한 경계 상을 형성하거나, 경계층 영역에서 확산이 방지될 뿐만 아니라, 강판 소재의 열 변형성의 증가가 따라서 발생한다.

본 발명의 바람직한 실시 형태는, 다음의 농도 범위(중량%) 내의 적어도 하나의 합금 원소를 가지고 0.15mm 이상의 두께를 가지는 열간 또는 냉간 압연 테이프가 사용되는 방법에 의해 제공된다:

탄소 0.4 이하, 바람직하게는 0.15 내지 0.3,

실리콘 1.9 이하, 바람직하게는 0.11 내지 1.5,

망간 3.0 이하, 바람직하게는 0.8 내지 2.5,

크롬 1.5 이하, 바람직하게는 0.1 내지 0.9,

몰리브덴 0.9 이하, 바람직하게는 0.1 내지 0.5,

니켈 0.9 이하,

티타늄 0.2 이하, 바람직하게는 0.02 내지 0.1,

바나듐 0.2 이하,

텅스텐 0.2 이하,

알루미늄 0.2 이하, 바람직하게는 0.02 내지 0.07,

붕소 0.01 이하, 바람직하게는 0.0005 내지 0.005,

황 최대 0.01, 바람직하게는 최대 0.008,

인 최대 0.025, 바람직하게는 최대 0.01,

나머지는 철과 불순물.

본 발명에 따른 음극 방식층의 표면 구조는 특히 페인트 및 락카(lacquer)의 접착에 유리하다.

강판으로 만들어진 대상물에 대한 코팅의 접착은, 표면층이 아연이 풍부한 금속간 아연-철-알루미늄 상 및 철이 풍부한 철-아연-알루미늄 상을 갖는 경우 더욱 개선될 수 있다. 여기서 철이 풍부한 상은 철의 아연에 대한 비율이 최대 0.95(Zn/Fe ≤ 0.95), 바람직하게는 0.20 내지 0.80 (Zn/Fe = 0.20 내지 0.80)이며, 아연이 풍부한 상은 철에 대한 아연의 비율이 적어도 2.0(Zn/Fe ≥ 2.0), 바람직하게는 2.3 내지 19.0(Zn/Fe = 2.3 내지 19.0) 이다.

본 발명에 따른 방법에서, 그러한 아연 층은 냉간 성형 중 명백히 영향을 받지 않는다. 대신, 본 발명에 의하면, 냉각된 평판의 트리밍 및 천공 공정 동안에 아연 물질이 공구에 의해 바람직한 방법으로 아연층에서 컷 에지(Cut edge)로 전달되며, 컷 에지를 따라 도포된다.

또한, 아연 코팅은, 구조 부품이 가열 후 열을 덜 잃고 몰드 하드닝 공구로 이동된다는 장점이 있으며, 이로 인해 상기 구조 부품은 지나치게 높은 온도로 가열될 필요가 없다. 이로 인해, 열팽창이 감소되며, 전체 열팽창 양이 줄어들기 때문에, 제조시 공차를 정확히 맞추는 것이 용이하다.

더욱이, 낮은 온도에서 구조 부품의 안정성이 증가하며, 이는 조작을 개선시키고 금형에 더 빨리 삽입시킬 수 있게 한다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조한 실시예를 통하여 더 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 방법의 과정을 보여주는 흐름도이다.

본 방법을 실시하기 위해, 우선 경화되지 않은 아연 코팅된 박판을 평판으로 절단한다.

절단된 평판은 사각형, 사다리꼴, 또는 기타 형상의 평판일 수 있다. 평판 절단을 위해서는, 임의의 종래의 절단 공정이 사용될 수 있다. 절단 중 금속판에 열이 발생하지 않는 공정이 선택되는 것이 바람직하다.

다음으로, 냉간 성형 공구들을 사용하여 트리밍된 평판에서 성형 부품들을 형성한다. 이러한 성형 부품의 제조 과정은 이러한 성형 부품을 제조할 수 있는 모든 방법 및/또는 공정을 포함할 수 있다. 예를 들면, 다음과 같은 공구, 방법 및/또는 공정들이 사용될 수 있다:

순차적 복합 공구들,

연동되는 각 공구들,

단계화된 순차적 공구들,

유압 프레스 라인,

기계 프레스 라인,

폭발 성형, 전자기적 성형, 튜브 유압 성형, 평판 유압 성형, 및 모든 냉간 성형 공정들.

성형 후, 특히 딥 드로잉(deep-drawing) 후, 최종 트리밍이 전술한 일반적인 공구에 의해 수행된다.

본 발명에 의하면, 냉각 상태에서 성형된 부품은, 최종 구조 부품의 공칭 기하학적 형상보다 0.5 내지 2% 작게 제조되며, 이에 따라 가열 과정 중의 열팽창을 보상할 수 있다.

전술한 바와 같은 공정으로 제조된 부품은 냉간 성형되어야 하며, 이때 그 치수는 고객이 요구하는 최종 부품의 허용 오차 범위 내에 놓인다. 만일, 전술한 냉간 성형 공정에서 큰 공차(公差)가 생긴다면, 이는 뒤에서 설명될 후속적인 몰드 하드닝 처리(mold-hardening process) 과정에서 부분적으로 약간 교정될 수 있다. 그러나, 상기 몰드 하드닝 공정에서의 공차(公差) 교정은 형상면에서의 편차를 위해서만 수행되는 것이 바람직하다. 따라서 그러한 형상 편차는 열 조정(heat calibration) 방법에 의해서 교정될 수 있다. 그러나 컷 에지(Cut edge)는(컷 에지와 관련된 소재의 양에 의한 함수임) 후에 영향을 받아서도 안되고 영향을 받을 수도 없기 때문에, 즉 그 부품에서 컷 에지(Cut edge)의 기하학적 형상이 정확하지 않다면 몰드 하드닝 공구에서 교정작업이 수행될 수 없기 때문에, 가능하다면 그러한 교정 과정은 굽힘 공정에만 제한되어야 한다. 따라서 이를 요악하면, 컷 에지와 관련된 공차 범위는 냉간 성형 또는 몰드 하드닝 공정 중 공차 범위에 대응하는 것 이라 말할 수 있다.

성형 부품에는 마크 폴드(marked fold)가 존재하지 않는 것이 바람직하다. 그러한 경우 압력 패턴(pressure pattern)의 균일성 및 균일한 몰드 하드닝 공정이 보장될 수 없기 때문이다.

구조 부품의 성형이 완료된 후, 상기 성형된 그리고 트리밍 된 부품은 780℃이상, 특히 800℃ 내지 950℃의 어닐링 온도까지 가열되며, 이 온도에서 수 초 또는 수 분까지, 적어도 요구되는 오스테나이트화가 발생할 때까지는 충분히 유지된다.

어닐링 공정 이후, 상기 구조 부품은 본 발명에 의한 몰드 하드닝 공정을 거친다. 이러한 몰드 하드닝 공정을 위하여, 구조 부품은 프레스 내부의 공구에 삽입되며, 여기서 이러한 몰드 하드닝 공구는 처리 완료된 구조 부품의 최종 기하학적 형상, 즉 열팽창을 포함하는 냉간 생산된 구조 부품의 최종 기하학적 형상에 대응되는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 상기 몰드 하드닝 공구는 냉간 성형 공구의 기하학적 형상 또는 외형에 거의 대응되지만 0.5 내지 2%(모든 3 공간 축에 대하여) 큰 기하학적 형상 또는 외형을 갖는다. 몰드 하드닝과 관련하여, 상기 몰드 하드닝 공구와 경화될 반제품 또는 구조 부품 사이의 전체 표면은 도구가 폐쇄될 때 직접 접촉할 것이 요구된다.

상기 성형 부품은 약 740℃ 내지 910℃, 바람직하게는 780℃ 내지 840℃의 온도에서 몰드 하드닝 공구에 삽입되며, 전술한 바와 같이 앞서 수행된 냉간 성형 삽입 온도 범위에서의 상기 부품의 열팽창이 고려된다.

본 발명에 의하면, 구조 부품의 아연 코팅으로 인해, 냉간 성형된 구조 부품의 어닐링 온도가 800℃ 내지 850℃ 사이에 존재하는 경우라도, 780℃ 내지 840℃ 의 삽입 온도를 얻을 수 있다. 코팅되지 않은 강판과는 달리, 본 발명에 따른 특수 아연층이 급속 냉각을 줄여주기 때문이다. 이는 상기 부품들이 보다 약하게 가열될 필요가 있으며, 특히 900℃ 이상의 온도로 가열되는 것을 피할 수 있다는 장점을 가진다. 다소 낮은 온도에서는 아연 코팅이 부정적인 영향을 덜 받기 때문에, 아연 코팅과의 상호작용이 발생한다.

가열 및 몰드 하드닝은 이하의 예에 의해 설명한다.

몰드 하드닝 공정을 수행하기 위해서는, 우선 로봇에 의해 컨베이어 벨트에서 특정 일 부품을 추출하여 마킹 스테이션(marking station)에 삽입한다. 이에 따라 각 부품은 몰드 하드닝에 앞서 재생가능한 방법으로 마킹된다. 이어서, 로봇이 상기 부품을 중간 지지체에 놓으면, 중간 지지체는 컨베이어 벨트 상의 가열로를 통과하여 이동하며, 상기 부품은 가열된다.

예를 들어, 대류에 의해 가열되는 연속 가열로(furnace)가 가열을 위해 사용된다. 그러나, 다른 가열 유닛들 또는 가열로들, 특히 성형 부품들이 전자기적으로 또는 마이크로파에 의해 가열하는 가열로들도 채택될 수 있다. 상기 성형 부품들은 상기 지지체 위에서 가열로를 통과하여 이동된다. 이때 상기 지지체는 가열되는 동안 방식(防蝕) 코팅이 연속 가열로의 롤러에 묻거나 롤러에 의해 문질러 없어지지 않도록 하기 위해 제공된다.

상기 부품들은 가열로에서 사용되는 합금의 오스테나이트화 온도 이상의 온도로 가열된다. 전술한 바와 같이, 상기 아연 코팅은 특히 안정하지 않으며, 아연 코팅으로 인해 상기 부품은 후에 천천히 냉각되기 때문에, 상기 부품의 최대 온도는 가능한 한 낮게 유지된다.

상기 부품들을 최대 온도까지 가열한 이후에는, 완벽한 경화 및 충분한 방식 기능을 얻기 위해, 상기 부품들을 소정의 최소 온도(>700℃)에서 시작하여 최소 냉각 속도(20K/s)로 냉각하여야 한다.

이를 위하여, 로봇은 상기 부품을, 역시 두께에 따라, 780℃ 내지 950℃, 특히 860℃ 내지 900℃의 가열로에서 꺼내며, 몰드 하드닝 공구에 올려놓는다. 이러한 조작 과정에서, 상기 부품은 약 10℃ 내지 80℃, 특히 40℃ 떨어지며, 이때 상기 로봇은 특히 상기 부품을 몰드 하드팅 공구에 빠른 속도로 삽입할 수 있도록 설계된다. 상기 성형 부품은 로봇에 의해 부품-상승 장치(part-lifting device) 위에 올려지며, 그 후 프레스가 빠르게 하강한다. 이때 부품-상승 장치는 이동하고 상기 부품은 제 위치에 고정된다. 이를 위하여, 상기 공구(tool)가 닫힐 때까지 상기 부품이 정확하게 위치되고 안내된다. 상기 프레스, 즉 상기 몰드 하드닝 공구가 닫힐 때, 상기 부품은 여전히 적어도 780℃의 온도를 갖는다. 상기 공구의 표면은 50℃ 이하의 온도를 가지며, 그 결과 상기 부품은 80℃ 내지 200℃ 사이의 온도로 급속 냉각된다. 상기 부품이 상기 공구 안에서 더 오래 유지될수록, 치수의 정확도가 증가한다.

이러한 과정에서 공구는 열충격에 의한 응력을 받으며, 이때 본 발명의 방법 에서는, 특히 몰드 하드닝 단계 중 성형 단계가 수행되지 않는다면, 공구의 기초 소재에 대하여 높은 충격 저항 갖도록 설계할 수 있다. 종래의 방법에서, 공구는 큰 마찰 저항도 가져야 하지만, 본 발명에 의한 경우에는 이 저항이 특히 중요하지 않으며, 따라서 공구가 더 저렴해 질 수 있다.

성형 부품을 삽입할 때에는, 완벽히 트리밍되고 천공된 부품이 몰드 하드닝 공구에 정확히 끼워 맞춰지게 삽입되도록 주의하여야 한다. 여기서 초과 물질이나 돌출 물질은 존재하지 않아야 한다. 각도는 간단한 굽힘에 의해 수정될 수 있으나, 초과 물질은 제거될 수 없다. 이러한 이유로 냉간 성형 부품의 컷 에지(Cut edge)는 몰드 에지(mold edge)와 관련하여 치수 정확성로 절단되어야 한다. 트리밍된 에지(trimmed edge)는 이동하지 않도록 몰드 하드닝 중 제자리에 고정되어야 한다.

그 이후에 로봇이 상기 부품들을 프레스에서 분리하여, 계속 냉각되는 위치에 놓는다. 필요하다면, 추가 공기 주입에 의해 냉각을 가속할 수 있다.

언급할 만한 성형 단계가 없으며, 공구와 반제품 사이의 모든 표면이 거의 결합되는 본 발명의 몰드 하드닝에 의하여, 반제품의 모든 영역이 한정되고 모든 면이 동시에 균일하게 냉각된다. 일반적인 성형 공정에 의하면, 성형 공정이 충분히 진행되어 상기 소재가 금형(mold)의 양 반쪽에 안착되는 경우에만, 반복가능한 한정된 냉각이 실행된다. 그러나, 본 발명의 경우에는, 소재가 바람직하게는 모든 측면에서 맞춤 연결 방식으로 즉시 금형의 양 반쪽에 안착된다.

또한, 상기 강판의 표면에 존재하는 방식 코팅과 특히 용융 아연 도금(hot dip galvanizing)에 의해 적용되는 층은 손상되지 않는다는 장점이 있다.

또한, 종래의 처리 방법과는 달리, 경화 후 고가의 최종 트리밍이 더 이상 필요하지 않다는 장점이 있다. 이로 인해, 상당한 비용 절약이 가능하다. 하드닝 전의 냉간 상태에서 변형 또는 성형이 발생하기 때문에, 구조 부품의 복잡성은 거의 차갑고 경화되지 않은 소재의 변형 특성에 의해서만 결정된다. 이러한 점 때문에, 본 발명의 방법에 의해 지금까지 보다 고품질의 더 복잡한 경화 구조 부품을 제조할 수 있다.

추가적인 이점은, 냉각 상태에서 완전하게 존재하는 최종 기하학적 형상 때문에 몰드 하드닝 공구에 대한 응력이 감소된다는 것이다. 이로 인해, 공구 수명을 상당히 늘리고, 치수 정확성을 높일 수 있으며, 이는 곧 비용 감소를 의미한다.

상기 부품은 매우 고온에서 어닐링될 필요가 없기 때문에 에너지를 절약할 수 있다.

냉각에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 추가 성형 공정 없이, 반제품을 모든 부품들에서 확실히 냉각함으로써, 불필요한 구성요소들의 수를 확실히 줄일 수 있으며, 이로써 제조원가를 또 줄일 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의하면, 반제품과 금형의 반쪽들의 접촉, 또는 공구와 반제품의 맞춤 연결이, 컷 에지 및 성형 에지(edge), 성형 면 및 필요하다면 천공 패턴이 형성된 영역과 같이 공차가 작은 영역에서만 발생하도록 몰드 하드닝이 실행된다.

이러한 연결에서, 위치 또는 치수에 있어 정확히 작은 공차를 갖는 영역들이 부정적으로 영향을 받지 않고 특히 뒤틀리지 않으면서, 이러한 영역들이 신뢰할 수 있게 지지되고 고정되어 작지 않은 공차를 갖는 영역들이 공구에서 열간 성형을 겪을 수 있기 때문에 이러한 영역에서의 맞춤 결합이 형성된다.

이러한 바람직한 실시예에서도, 구조 부품이 몰딩 공구에 위치될 때 여전히발생하는 열팽창 역시 전술한 방법에 의해 고려되어야 한다.

그러나 이러한 바람직한 실시예에 의하면, 또한 공차가 작지 않은 영역을 한쪽 또는 양쪽 몰딩 공구 반쪽들에 놓지 않음으로써 더 느리게 냉각할 수 있으며, 더 느린 냉각으로 다른 경도를 얻을 수 있고, 또는 공차가 작은 영역에 영향을 미치지 않으면서 이러한 영역들에서 필요한 열간 성형을 얻을 수 있다. 예컨대, 이는 몰딩 공구 반쪽들의 추가 다이(금형)에 의해 실행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 바람직할 실시예와 관련하여 공차가 작은 영역이 몰드 하드닝 중 성형에 대해 영향을 받지 않는 것 또한 중요하다.

Claims

a) 음극 방식(防蝕) 수단이 제공된 강판으로 성형 부품을 성형하는 단계;

b) 성형 부품을 성형하기 전, 성형 중, 또는 성형 후에, 필요한 최종 트리밍 및 필요하다면 펀칭(punching), 또는 천공 패턴의 생성을 실행하는 단계;

c) 이어서, 상기 성형 부품의 적어도 일부를 대기중 산소가 제공된 가운데 강 소재의 오스테나이트화가 가능한 온도까지 가열하는 단계;

d) 그 후, 구조 부품을 몰드-하드닝 공구로 이동시켜 몰드 하드닝을 수행하되, 상기 구조 부품은 몰드-하드닝 공구와 접촉하고 가압됨으로써 냉각되고 이에 따라 경화되는 단계;를 포함하는 강판으로 경화 구조 부품을 제조하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 음극 방식 코팅은 용융아연 도금에 의해 이루어지는 코팅이며, 상기 코팅은 아연 혼합물 및 하나 또는 복수의 산소 친화성 원소를 전체 코팅에 대해 0.1 중량% 내지 15 중량% 더 포함하는 혼합물로 구성되며, 상기 강판을 경화에 필요한 온도로 가열하는 과정에서 상기 강판의 표면에 산소 친화성 원소(들)의 산화막이 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 산소 친화성 원소로는 마그네슘 및/또는 실리콘 및/또는 티타늄 및/또 는 칼슘 및/또는 알루미늄이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

0.2 중량% 내지 5 중량%의 산소 친화성 원소를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

0.26 중량% 내지 2.5 중량%의 산소 친화성 원소를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 산소 친화성 원소로는 알루미늄이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 코팅 혼합물은, 가열 과정 중 상기 코팅이 산소 친화성 원소 산화물의 산화막을 형성하고 아연이 풍부한 상(zing-rich phase) 및 철이 풍부한 상(iron-rich phase)의 적어도 2개의 상을 형성하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 철이 풍부한 상은 철에 대한 아연의 비율이 최대 0.95(Zn/Fe ≤ 0.95), 바람직하게는 0.20 내지 0.80(Zn/Fe = 0.20 내지 0.80)이고, 상기 아연이 풍부한 상은 철에 대한 아연의 비율이 적어도 2.0(Zn/Fe ≥ 2.0), 바람직하게는 2.3 내지 19.0(Zn/Fe = 2.3 to 19.0)인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 철이 풍부한 상은 아연과 철의 비율이 약 30:70이며, 상기 아연이 풍부한 상은 아연과 철의 비율이 약 80:20인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

층은 아연 비율이 90% 이상인 특정 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,,

상기 코팅은, 최초 두께가 15 마이크로미터이고 경화 공정 이후에 적어도 4 J/cm²의 음극 보호 효과를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

아연 혼합물 및 산소 친화성 원소들을 포함하는 상기 코팅은, 425℃ 내지 690℃ 용융 금속욕(金屬浴, liquid metal bath)을 통과한 후 코팅된 강판을 냉각하는 과정을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

아연 혼합물 및 산소 친화성 원소들을 포함하는 상기 코팅은, 440℃ 내지 495℃ 용융 금속욕(金屬浴, liquid metal bath)을 통과한 후 코팅된 강판을 냉각하는 과정을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

구조 부품 위에 일정한 두께의 음극 방식층으로서 하나의 층이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구조 부품의 성형, 트리밍, 펀칭 및 천공 패턴의 배열은, 상기 구조 부품이 최종 구조 부품보다 0.5% 내지 2.0% 작게, 바람직하게는 1% 작게 형성되도록 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

오스테나이트화 온도 이상으로 유지되는 시간은 10분 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

가열 상(heating phase)에서의 유지 온도는 최대 780℃ 내지 950℃인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

구조 부품의 크기 결정 과정, 특히 구조 부품을 성형 및 트리밍하는 동안, 성형 부품의 성형 및 트리밍, 또는 펀칭 후 가열 공정 중 최종 성형 부품의 열팽창을 고려하며, 열팽창의 종점에서 구조 부품이 목표 치수 또는 목표 기하학적 형상을 갖거나 조금 더 커지도록 고려하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

몰드 하드닝 공정에서, 성형 구조 부품의 공차가 작은 영역, 특히 컷 에지, 성형 에지, 및 천공 패턴들은 몰딩 공구의 반쪽들에 의해 변형 없이 고정되고, 작은 공차 영역 밖에 위치한 성형 부품 영역들은 열간 상태에서 추가 성형 단계를 거치는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에서 있어서,

상기 성형 부품은 몰딩 공구의 반쪽들에 의해 동일한 힘으로 전체 면적에 대해 동시에 가압되고 경화되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는 음극 방식 코팅을 갖는 강판 구조 부품.
제21항에 있어서,

구조 부품을 형성하는 강판은 800 내지 2000 MPa의 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 강판 구조 부품.
제21항에 또는 제22항에 있어서,

상기 강판 구조 부품은 방식층을 가지며, 상기 방식층은 용융 아연 도금에 의해 적용되고, 상기 코팅은 아연 혼합물 및 하나 또는 복수의 산소 친화성 원소를 전체 코팅에 대해 0.1 중량% 내지 15 중량% 더 포함하는 혼합물로 구성되며, 상기 방식층은 산소 친화성 원소(들)의 산화물의 산화막을 가지고, 상기 코팅은 아연이 풍부한 상과 철이 풍부한 상의 적어도 2개의 상을 갖는 것을 특징으로 하는 강판 구조 부품.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서

상기 방식층은 혼합물 내의 산소 친화성 원소로서, 마그네슘 및/또는 실리콘 및/또는 티타늄 및/또는 칼슘 및/또는 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 구조 부품.
제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 철이 풍부한 상은 철에 대한 아연의 비율이 최대 0.95(Zn/Fe ≤ 0.95), 바람직하게는 0.20 내지 0.80(Zn/Fe = 0.20 내지 0.80)이고, 상기 아연이 풍부한 상은 철에 대한 아연의 비율이 적어도 2.0(Zn/Fe ≥ 2.0), 바람직하게는 2.3 내지 19.0(Zn/Fe = 2.3 to 19.0)인 것을 특징으로 하는 강판 구조 부품.
제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 철이 풍부한 상은 아연과 철의 비율이 약 30:70이며, 상기 아연이 풍부한 상은 아연과 철의 비율이 약 80:20인 것을 특징으로 하는 강판 구조 부품.
제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,

아연 비율이 90% 이상인 특정 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 구조 부품.
제21항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,

최초 두께가 15 마이크로미터인 상기 방식층은, 적어도 4 J/cm²의 음극 보호 효과를 갖는 것을 특징으로 하는 강판 구조 부품.
제21항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구조 부품은, 다음의 농도 범위(중량%) 내의 적어도 하나의 합금 원소를 가지고 0.15mm 이상의 두께를 가지는 냉간 또는 열간 압연 테이프로 형성되는 것을 특징으로 하는 강판 구조 부품:

탄소 0.4 이하, 바람직하게는 0.15 내지 0.3,

실리콘 1.9 이하, 바람직하게는 0.11 내지 1.5,

망간 3.0 이하, 바람직하게는 0.8 내지 2.5,

크롬 1.5 이하, 바람직하게는 0.1 내지 0.9,

몰리브덴 0.9 이하, 바람직하게는 0.1 내지 0.5,

니켈 0.9 이하,

티타늄 0.2 이하, 바람직하게는 0.02 내지 0.1,

바나듐 0.2 이하,

텅스텐 0.2 이하,

알루미늄 0.2 이하, 바람직하게는 0.02 내지 0.07,

붕소 0.01 이하, 바람직하게는 0.0005 내지 0.005,

황 최대 0.01, 바람직하게는 최대 0.008,

인 최대 0.025, 바람직하게는 최대 0.01,

나머지는 철과 불순물.