KR20110040021A - Local heat treatment system of the automatic borrowing body parts which uses diode laser and the heat treatment method - Google Patents
Local heat treatment system of the automatic borrowing body parts which uses diode laser and the heat treatment method Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110040021A KR20110040021A KR1020090097137A KR20090097137A KR20110040021A KR 20110040021 A KR20110040021 A KR 20110040021A KR 1020090097137 A KR1020090097137 A KR 1020090097137A KR 20090097137 A KR20090097137 A KR 20090097137A KR 20110040021 A KR20110040021 A KR 20110040021A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- heat treatment
- diode laser
- vehicle body
- body part
- local
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
- C21D1/38—Heating by cathodic discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 다이오드 레이저를 이용한 자동차용 차체부품의 국부 열처리장치 및 그 열처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차용 차체부품을 열처리 온도 900~1200℃ 및 열처리 속도 5~20㎜/sec로 자동차용 차체부품 열처리하는 다이오드 레이저를 이용한 자동차용 차체부품의 국부 열처리장치 및 그 열처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a local heat treatment apparatus for a car body part using a diode laser and a heat treatment method thereof, and more particularly, to a car body part having a heat treatment temperature of 900 to 1200 ° C. and a heat treatment rate of 5 to 20 mm / sec. A local heat treatment apparatus for an automobile body part using a diode laser for heat treating the body part, and a heat treatment method thereof.
일반적으로, 자동차용 차체부품의 강도를 강화시키기 위해서는 소재의 두께를 높이거나 또는 고온가열이 필요한 열처리 방법을 이용한다. 이들 중, 우선 간접가열법은 로(furnace)를 이용하는 방법으로써 로 내의 온도를 높여서 피가열체를 고온으로 만들어주는 방법이다. 이러한, 노를 이용하는 방법은 1회에 대량으로 열처리를 실행할 수 있는 장점이 있으나, 불필요한 부분까지 경화되는 문제점이 있었다. In general, in order to reinforce the strength of the vehicle body parts for automobiles to increase the thickness of the material or use a heat treatment method that requires high temperature heating. Among these, firstly, the indirect heating method is a method of using a furnace (furnace) to raise the temperature in the furnace to make the heated object to a high temperature. Such a method using the furnace has the advantage that the heat treatment can be performed in large quantities at one time, but there was a problem of hardening to unnecessary parts.
이와 함께, 직접가열법은 고주파 열원을 이용하는 방법으로써, 국부적인 가 열 및 순간가열이 가능하여 프레스금형 열처리에 많이 사용되고 있다. 그러나 이들 중 고주파 열원으로 이용한 직접가열법의 경우는 고체의 자기유도현상을 응용한 기술로서 부품형상에 맞는 특별한 코일의 제작이 요구된다. 이에 따라, 부품의 형상에 따라 특별한 코일을 제작해야 하는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 코일은 최종 열처리 물성에 큰 영향을 미치는 문제점이 있었다. 그리고 부품에 따라 매우 높은 고주파대역을 필요로 하기 때문에 고주파를 발진시키기 위한 대규모의 설비가 요구되는 문제점이 있었다.In addition, the direct heating method is a method of using a high frequency heat source, and can be locally heated and instant heated, and thus is widely used for heat treatment of press molds. However, in the case of the direct heating method using a high frequency heat source among these, the production of a special coil suitable for the shape of the part is required as a technique applying the magnetic induction of the solid. Accordingly, there is a problem that a special coil must be manufactured according to the shape of the part. In addition, such a coil had a problem that greatly affects the final heat treatment properties. In addition, since a very high frequency band is required depending on parts, a large-scale facility for oscillating high frequency is required.
이상의 방법과 더불어 종래에는 CO2 레이저 또는 Nd-YAG 레이저를 열원으로 이용한 열처리방법이 있었다. 이와 같은 열처리방법은 부품에 매우 국소적이고 정밀한 부분에 응용할 수 있지만 자동차용 차체부품(1)과 같이 대물부품의 경우에는 큰 효과를 얻기 힘든 문제점이 있었다. 따라서 도 1에 도시한 바와 같이, CO2 레이저 또는 Nd-YAG 레이저를 열원인 경우 빔단면에서의 출력이 가우시안 분포(8)를 가짐으로써 레이저에너지(9)의 집중도가 중앙부위에 집중되어 면적이 넓은 열처리에는 불가능하다. 예를 들어, CO2 레이저 또는 Nd-YAG 레이저를 열원으로 이용할 경우 집중되는 폭이 0.25㎜ 이하였다.In addition to the above method, there has been a conventional heat treatment method using a CO 2 laser or an Nd-YAG laser as a heat source. Such a heat treatment method can be applied to a very local and precise part on the part, but in the case of the objective part such as the
따라서, 본 발명은 이상의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 직접 또는 간접 열처리법의 여러 문제점을 개선시킬 수 있는 대물부품인 자동차용 차체부품의 국부가열이 가능한 열처리장치 및 그 열처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and the present invention provides a heat treatment apparatus and a heat treatment method capable of local heating of the vehicle body parts for automobiles that are objective parts that can improve various problems of the direct or indirect heat treatment method. The purpose is to provide.
이와 같은, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술수단은 다음과 같다.As described above, technical means for achieving the object of the present invention is as follows.
자동차용 차체부품의 국부를 5~20㎜/sec 열처리 속도로 이동하면서 가열하는 열처리 헤드; 열처리 헤드와 연결되어 열처리 헤드를 자동차용 차체부품으로 부터 소정거리만큼 이격된채 이동시키는 6축 로봇; 6축 로봇 일측에 구비되어 열처리 헤드에 다이오드 레이저를 제공하는 출력이 2000W ~ 6,000W인 다이오드 레이저발생기; 다이오드 레이저발생기와 전기적으로 연결되어 다이오드 레이저발생기의 열처리 온도를 900~1200℃로 제어하는 온도제어기; 열처리 헤드, 6축 로봇, 다이오드 레이저발생기 및 온도제어기와 전기적으로 연결되어 자동차용 차체부품의 국부를 선택적으로 가열하도록 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A heat treatment head for heating a local portion of a vehicle body part for an automobile while moving at a rate of 5 to 20 mm / sec heat treatment; A six-axis robot connected to the heat treatment head to move the heat treatment head apart from the vehicle body part by a predetermined distance; A diode laser generator provided at one side of the six-axis robot and having an output of 2000 W to 6,000 W for providing a diode laser to the heat treatment head; A temperature controller electrically connected to the diode laser generator to control the heat treatment temperature of the diode laser generator to 900-1200 ° C .; And a controller electrically connected to the heat treatment head, the six-axis robot, the diode laser generator, and the temperature controller to selectively heat the local parts of the vehicle body parts for the vehicle.
열처리 헤드 일측에는 열처리 헤드의 과열을 방지하는 열처리 헤드냉각기가 더 구비된 것을 특징으로 한다.One side of the heat treatment head is characterized in that the heat treatment head cooler further prevents overheating of the heat treatment head.
다이오드 레이저발생기 일측에는 다이오드 레이저발생기의 온도를 냉각하는 다이오드 레이저냉각기가 더 구비된 것을 특징으로 한다.One side of the diode laser generator is characterized by further comprising a diode laser cooler for cooling the temperature of the diode laser generator.
제어기가 자동차용 차체부품의 데이터를 확인하고, 자동차용 차체부품의 열처리 위치를 설정하는 단계; 제어기가 설정된 열치리 위치를 기초 삼아 열처리 헤드가 이동하도록 6축 로봇의 이동경로를 설정하는 단계; 제어기가 다이오드 레이저발생기 및 온도제어기를 제어하여 열처리 헤드로 제공되는 다이오드 레이저의 열처리 온도가 900~1200℃이고, 열처리 속도가 5~20㎜/sec가 되도록 하는 단계; 6축 로봇에 의해 이동중인 열처리 헤드에 다이오드 레이저발생기에서 제공된 다이오드 레이저를 공급하는 단계; 열처리 헤드에서 공급된 다이오드 레이저에 의해 자동차용 차체부품의 국부가 열처리하는 단계; 및 열처리된 자동차용 차체부품이 냉각되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Checking, by the controller, data of the vehicle body parts and setting a heat treatment position of the vehicle body parts; Setting a movement path of the six-axis robot such that the controller moves the heat treatment head based on the set heat treatment position; The controller controlling the diode laser generator and the temperature controller so that the heat treatment temperature of the diode laser provided to the heat treatment head is 900˜1200 ° C., and the heat treatment rate is 5˜20 mm / sec; Supplying the diode laser provided by the diode laser generator to the heat treatment head moving by the six-axis robot; Localizing the car body parts by means of a diode laser supplied from the heat treatment head; And cooling the heat treated vehicle body parts.
입력단계에서, 다이오드 레이저의 열처리 온도는 1100℃이고, 열처리 속도는 10㎜/sec인 것을 특징으로 한다.In the input step, the heat treatment temperature of the diode laser is 1100 ℃, the heat treatment rate is characterized in that 10mm / sec.
입력단계에서, 다이오드 레이저발기의 출력이 4,000W인 것을 특징으로 한다.In the input stage, the output of the diode laser erection is characterized in that 4,000W.
열처리단계에서 다이오드 레이저의 열처리 온도를 감지하여 온도제어기에서 다이오드 레이저의 열처리 온도가 900~1200℃로 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Detecting the heat treatment temperature of the diode laser in the heat treatment step, characterized in that it further comprises the step of maintaining the heat treatment temperature of the diode laser in the temperature controller at 900 ~ 1200 ℃.
열처리단계에서, 열치리 헤드와 열처리될 자동차용 차체부품의 표면과의 거리는 230㎜ ~ 240㎜인 것을 특징으로 한다.In the heat treatment step, the distance between the heat treatment head and the surface of the vehicle body part to be heat-treated is characterized in that 230mm ~ 240mm.
자동차용 차체부품은 SPRC440냉연 고장력강 또는 SGARC440열연 고장력강인 것을 특징으로 한다.Body parts for automobiles are characterized in that the SPRC440 cold-rolled high-tensile steel or SGARC440 hot-rolled high-tensile steel.
열처리단계에서, 공급되는 다이오드 레이저의 빔폭(W)은 40㎜인 것을 특징으로 한다.In the heat treatment step, the beam width W of the diode laser to be supplied is 40 mm.
냉각단계에서, 열처리된 자동차용 차체부품은 자기냉각되는 것을 특징으로 한다.In the cooling step, the heat treated automotive body parts are characterized in that the magnetic cooling.
이상과 같이 본 발명의 효과는 다음과 같다.As mentioned above, the effect of this invention is as follows.
첫째, 본 발명은 다이오드 레이저를 이용한 열처리법을 함으로써, 목표로 하는 특정 자동차용 고장력강판 차체부품의 국부만을 가열할 수 있는 효과가 있다.First, the present invention has the effect of heating only the local part of the high-strength steel plate body parts for a specific automotive target by the heat treatment method using a diode laser.
둘째, 본 발명은 특정 자동차용 고장력강판 차체부품의 국부만을 가열함으로써, 열효율면에서 매우 우수한 효과가 있다.Second, the present invention by heating only the local portion of the high-strength steel sheet body parts for a particular vehicle, there is a very excellent effect in terms of thermal efficiency.
셋째, 본 발명은 다이오드 레이저를 이용한 열처리법을 함으로써, 사용환경이 청정하여 환경친화적인 효과가 있다.Third, the present invention has a heat treatment method using a diode laser, the use environment is clean, there is an environmentally friendly effect.
넷째, 본 발명은 종래의 고주파 가열방법의 경우와 달리 별도의 가열코일이 필요치 않음으로써, 설비가 간단하고 경제적이면서도 순간가열 등이 가능하다는 점에서 고주파 가열방법과 동일한 효과가 있다.Fourth, the present invention does not require a separate heating coil unlike the conventional high frequency heating method, and thus has the same effect as the high frequency heating method in that the equipment is simple, economical, and instantaneous heating is possible.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 열처리 온도 900~1200°, 열처리 속도 5~20㎜/sec의 범위에서 다이오드 레이저를 자동차용 고장력강판 차체부품에 조사하여 소입처리한다. 이에 따 라, 자동차용 고장력강판 차체부품의 국부를 열처리할 수 있다. 또한, 환경친화적인 청정 열처리가 가능하고, 그 결과에 따라 자동차용 고장력강판 차체부품에 있어 국부적으로 필요한 강도를 낼 수 있다. The present invention is subjected to a hardening treatment by irradiating a high-strength steel sheet car body parts for automobiles with a diode laser in the range of
도 2는 본 발명에 따른 다이오드 레이저 열원을 도시한 빔단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 전술한 종래의 CO2 레이저 또는 Nd-YAG 레이저의 열원의 빔은 집중 폭(W)이 0.25㎜ 이하인데 반해, 본 발명에 따른 다이오드 레이저 빔(7)은 레이저 빔 분포(8)에서 알 수 있듯이, 다이오드 레이저 빔(7)의 집중 폭(W)이 40㎜임을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 사용되는 다이오드 레이저는 CO2 레이저 또는 Nd-YAG 레이저에 비해 상대적으로 열처리 면적이 넓어 고장력강판을 이용하는 자동차용 차체부품(1)과 같이 대물부품에 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 다이오드 레이저 빔(7)은 레이저에너지의 빔이 조사하는 부위가 넓어 용이하게 열처리할 수 있다. 2 is a cross-sectional view of a beam of a diode laser heat source according to the present invention. As shown in Fig. 2, the beam of the heat source of the above-described conventional CO 2 laser or Nd-YAG laser has a concentrated width W of 0.25 mm or less, whereas the
<< 실시예에Example 따른 구성> Configuration according to
도 3은 본 발명에 따른 다이오드 레이저를 이용한 자동차용 차체부품의 국부 열처리장치를 도시한 개략구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 열처리 헤드(2)는 자동차용 차체부품(1)의 국부를 가열하여 열처리하는 것이다, 이러한, 열처리 속도는 5~20㎜/sec로 자동차용 차체부품(1)을 열처리한다. 이때, 열처리 속도는 10㎜/sec로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 열처리 헤드(2)에 사용되는 열처리 수단은 후술할 다이오드 레이저를 이용한다. 이러한, 열처리 속도가 5㎜/sec이하의 경우 열처리 입열량이 커서 열처리 표면에 용융되는 현상이 발생하고, 열처리 생산성에도 큰 영양을 미친다. 또한, 열처리 속도 20㎜/sec이상의 경우 열처리 입열량이 적어 열처리가 되지 않은 현상이 발생하는 문제점이 있다. 여기서, 열처리 헤드(2)는 후술할 6축 로봇(3)을 통해 이동하기 때문에 광케이블을 이용하여 다이오드 레이저발생기(4)에서 다이오드 레이저 빔(7)을 전달받아 자동차용 차체부품(1)의 표면을 열처리한다.3 is a schematic configuration diagram showing a local heat treatment apparatus for a vehicle body part using a diode laser according to the present invention. As shown in FIG. 3, the heat treatment head 2 heats and heat-treats the local parts of the
전술한 열처리 헤드(2)는 일측으로 열처리 헤드냉각기(21)를 더 구비한다. 이때, 열처리 헤드냉각기(21)는 열처리 헤드(2)의 과열을 방지한다. 이러한, 열처리 헤드냉각기(21)는 통상의 냉각수단을 구비한 냉각기를 이용할 수 있다.The above-described
6축 로봇(3)은 자동차용 차체부품(1)의 일측에 형성된다. 이때, 6축 로봇(3)은 열처리 헤드(2)를 구비하여 열처리 헤드(2)를 자동차용 차체부품(1)으로 열처리하기 위한 국부로 이동하는 역할을 한다. 여기서, 6축 로봇(3)은 통상의 자동차용 자동화시스템에 이용되는 것을 사용할 수 있다.The six-
다이오드 레이저발생기(4)는 6축 로봇(3) 일측으로 형성된다. 이때, 다이오드 레이저발생기(4)는 열처리 헤드(2)와 전기적으로 연결되어 다이오드 레이저를 제공한다. 여기서 다이오드 레이저발생기(4) 출력은 2,000W ~ 6,000W인 것을 사용할 수 있으나, 본 실시예의 바람직한 다이오드 레이저발생기(4) 출력은 4,000W이다.The
다이오드 레이저발생기(4)는 일측으로 다이오드 레이저냉각기(41)를 더 구비 한다. 이는, 다이오드 레이저발생기(4)의 온도를 냉각하는 역할을 한다. 이러한, 다이오드 레이저냉각기(41)는 다이오드 레이저 발생기(4)를 장시간 사용할 경우 다이오드 레이저의 출력에 위해 다이오드 레이저발생기(4)가 과열되는 것을 방지하는 것이다. 이때, 다이오드 레이저냉각기(41)는 통상의 공냉식 또는 수냉식 냉각수단이 구비된 냉각기를 이용할 수 있다.The
온도제어기(5)는 다이오드 레이저발생기(4)에 전기적으로 연결되어 다이오드 레이저발생기(4)의 일측에 형성된다, 이때, 온도제어기(5)는 열처리 온도를 900~1200℃로 제어한다. 이는, 열처리 온도가 900℃ 이하가 되면 열처리 가능한 입열량이 적어 열처리가 되지 않는 문제점이 발생한다. 또한, 열처리 온도가 1200℃ 이상의 경우 입열량이 커서 열처리 표면이 용융되는 현상의 문제점이 발생한다. 따라서, 온도제어기(5)는 다이오드 레이저발생기(4)에서 제공되는 다이오드 레이저의 열처리가 온도가 일정하게 유지되도록 하는 역할을 한다. 이상의 열처리 온도는 열처리하는 자동차용 차체부품(1)의 재질에 따라 달라질 수 있으나 열처리 온도를 1100℃로 하는 것이 가장 바람직하다.The
제어기(6)는 열처리 헤드(2), 6축 로봇(3), 다이오드 레이저발생기(4) 및 온도제어기(5)와 전기적으로 연결된다. 이때, 제어기(6)는 자동차용 차체부품(1)의 국부를 선택적으로 가열하는 것을 제어한다. 즉, 제어기(6)는 열처리 헤드(2)의 작동 유무, 6축 로봇(3)의 이동 유무, 다이오드 레이저발생기(4)의 작동 유무 및 온도제어기(5)의 열처리 온도를 제어한다. 이를 위해, 제어기(6)는 각각의 장치(2, 3, 4, 5)와 유기적으로 결합됨은 자명할 것이다. 또한, 제어기(6)는 각각의 장 치(2, 3, 4, 5)를 제어할 수 있도록 통상의 입력부 및 표시부를 포함한다.The
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 차체 부품을 도시한 사시도이다. 도 2는 앞서 설명한 자동차용 차체부품의 열처리 위치인 자동차 프레임, 자동차 범퍼설치부, 자동차 엔진룸 및 자동차 도어 등을 다양한 색상으로 구분하여 도시하였다. 이상의 자동차용 차체부품(1)은 자동차로 조립되기 전에 각각의 부품별로 열처리한 후 자동차형태로 조립하는 것이 바람직할 것이다. 그리고 열처리의 위치에 따라 자동차용 차체부품(1)이 자동차형태로 조립된 후에도 열처리 가능할 것이다.4 is a perspective view showing a vehicle body part according to the present invention. FIG. 2 illustrates the car frame, the car bumper installation unit, the car engine room, and the car door, which are heat treatment positions of the car body parts described above, in various colors. It is preferable that the above-described
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 다이오드 레이저의 빔 형태를 도시한 빔단면도이다. 도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 이상의 본 발명에 따른 실시예의 열처리 헤드(2)는 3차원 형상으로 자동차용 차체부품(1)을 열처리하게 된다. 이러한, 열처리 헤드(2)의 다이오드 레이저의 빔형태는 도 5 내지 도 8에 나타난다. 즉, 다이오드 레이저는 원형빔, 라인빔, 사각형빔, 링형빔 및 타원형빔까지 다양한 빔형태의 제공이 가능하다. 따라서 다양한 형태의 자동차용 차체부품에 원하는 빔형태를 이용할 수 있다. 여기서, 다이오드 레이저의 빔형태는 열처리 헤드(2)에 구비된 렌즈에 의해 조절이 가능하다.5 to 8 are beam cross-sectional views showing the beam shape of the diode laser according to the present invention. As shown in Fig. 5 to Fig. 8, the
<< 실시예에Example 따른 열처리방법> Heat treatment method according to
도 9는 본 발명에 따른 다이오드 레이저를 이용한 자동차용 차체부품의 국부 열처리장치의 열처리방법을 도시한 순서도이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 열처리 위치 설정단계(S100)는, 제어기(6)에서 자동차용 차체부품(1)의 데이터를 확인하고, 자동차용 차체부품(1)의 열처리 위치를 설정한다. 이때, 자동차의 열처리 위치는 자동차 프레임, 자동차 범퍼설치부, 자동차 엔진룸 및 자동차 도어 등 도 2에 잘 나타난다. 9 is a flowchart illustrating a heat treatment method of a local heat treatment apparatus for a vehicle body part using a diode laser according to the present invention. As shown in FIG. 9, in the heat treatment position setting step S100, the
이동경로 설정단계(S110)는 제어기(6)에서 설정된 열처리 위치를 기초 삼아 열처리 헤드(2)가 이동하도록 6축 로봇(3)의 이동경로를 설정한다. 이는, 자동차용 차체부품(1)의 열처리 위치로 이동하는 열처리 헤드(2)가 자동차용 차체부품(1)에서 소정거리 이격되어 이동하면서도 열처리 헤드(2)가 자동차용 차체부품(1)에 충돌하는 것을 방지하기 위함이다.The movement path setting step S110 sets the movement path of the 6-
입력단계(S120)는 제어기(6)에서 다이오드 레이저발생기(4) 및 온도제어기(5)를 제어한다. 이때, 입력단계(S120)는 열처리 헤드(2)로 제공되는 다이오드 레이저의 열처리 온도를 900~1200℃로 입력하고, 열처리 속도를 5~20㎜/sec로 입력한다. 이는 전술한 바와 같이, 열원이 범위가 열처리 온도 900~1200℃ 및 열처리 속도 5~20㎜/sec를 벗어나면 자동차용 차체부품(1)의 열처리에 필수적인 입열량이 부족하기 때문이다. 따라서 입력단계(S120)는 열처리 온도 1100℃ 및 열처리 속도 10㎜/sec로 입력하는 것이 바람직하다. 여기서, 입력단계(S120)에서, 다이오드 레이저발생기(4)의 출력은 2,000W~6,000W까지 가능하나 4,000W로 하는 것이 바람직하다.The input step S120 controls the
다이오드 레이저 공급단계(S130)는 6축 로봇(3)에 의해 이동되는 열처리 헤 드(2)는 다이오드 레이저발생기(4)에서 제공된 다이오드 레이저를 공급한다.In the diode laser supplying step (S130), the
열처리단계(S140)는 열처리 헤드(2)에서 공급된 다이오드 레이저에 의해 자동차용 차체부품(1)의 국부가 열처리한다. 이때, 열처리단계(S140)는 열처리 헤드(2)와 열처리될 자동차용 차체부품(1)의 표면과의 거리는 약 235㎜로 한다. 또한, 자동차용 차체부품(1)은 고장력강판을 이용할 수 있고, 바람직하게는 SPRC440냉연 고장력강 또는 SGARC440열연 고장력강을 이용한다. 여기서, 열처리단계(S140)는 열처리되는 자동차용 차체부품(1)의 열처리 폭(W)을 40㎜로 한다.In the heat treatment step S140, the local part of the
전술한, 열처리단계(S140)는 제어기(6)가 온도제어기(5)를 이용하여 다이오드 레이저의 열처리 온도를 감지하여 다이오드 레이저의 열처리 온도가 900~1200℃로 유지한다.In the above-described heat treatment step (S140), the
냉각단계(S150)는 열처리된 자동차용 차체부품(1)의 냉각이 이루어지는 단계이다. 이때, 냉각단계(S150)는 열처리된 자동차용 차체부품(1)의 냉각방법으로 자기냉각을 이용한다. 즉, 공장 내부의 실온에서 천천히 냉각된다.The cooling step S150 is a step in which the heat treatment of the
<< 실험예Experimental Example >>
본 발명에 따른 자동차용 차체부품(1)에 대한 적용성을 검토하기 위하여 다음의 조건하에서 도 5에 기재된 각각의 박판형태의 고장력강에 대해 다이오드 레이저를 이용한 열처리를 수행하였다. 구체적인 열처리 조건은 다음과 같다.In order to examine the applicability to the
(1) 열원: 다이오드 레이저(1) heat source: diode laser
(2) 출력: 4,000W(2) output: 4,000W
(3) 초점거리: 235㎜(3) Focal Length: 235mm
(4) 시편종류: SPRC440냉연 고장력강, SGARC440열연 고장력강(4) Specimen types: SPRC440 cold rolled high strength steel, SGARC440 hot rolled high strength steel
(5) 시편규격: 200×100×1.2(5) Specimen size: 200 × 100 × 1.2
(6) 냉각방법: 자기냉각(6) Cooling method: self cooling
(7) 열처리 온도: 900~1200℃(7) heat treatment temperature: 900 ~ 1200 ℃
(8) 열처리 속도: 5~20㎜/sec(8) Heat treatment rate: 5-20 mm / sec
그리고 이와 같이 다이오드 레이저를 이용해 열처리된 각각의 시편을 대상으로 모재의 최대 인장강도값을 분석하여 아래의 시편실험결과를 도시한 표 1 및 열처리 전/후 인장강도를 도시한 도 10에 요약하여 나타낸다.In addition, the maximum tensile strength value of the base material is analyzed for each specimen heat-treated using the diode laser as shown in Table 1 and the tensile strengths before and after the heat treatment are summarized in Table 1 below. .
이상의 실험결과에서 나타난 바와 같이, 열처리 후 만능인장시험기를 이용하여 측정하면 열처리 전의 인장강도보다 약 3배 정도 인장강도가 상승하였음을 알 수 있다. 따라서, 다이오드 레이저를 이용하여 열처리를 함에 의해 인장강도가 비약적으로 상승함을 알 수 있다. As shown in the above experimental results, when measured using a universal tensile tester after the heat treatment it can be seen that the tensile strength about 3 times higher than the tensile strength before the heat treatment. Therefore, it can be seen that the tensile strength is significantly increased by heat treatment using a diode laser.
도 11은 본 발명에 따른 열처리 전 표면을 도시한 표면 경화 미세조직사진이고, 도 12는 본 발명에 따른 열처리 후 표면을 도시한 표면 경화 미세조직사진이다. 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 열처리처리 전/후의 표면 경화 미세조직사진을 비교하면 도 12에서 알 수 있듯이 열처리 후의 미세조직이 열처리 전보다 균일하고 촘촘하게 구성됨을 육안으로 확인할 수 있다.11 is a surface hardened microstructure photograph showing the surface before heat treatment according to the present invention, Figure 12 is a surface hardened microstructure photograph showing the surface after heat treatment according to the present invention. As shown in FIG. 11 and FIG. 12, when comparing the surface hardened microstructure photographs before and after the heat treatment of the present invention, as shown in FIG. 12, it can be visually confirmed that the microstructure after the heat treatment is more uniform and tighter than before the heat treatment. .
그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. It will be appreciated that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.The following drawings, which are attached in this specification, illustrate the preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description thereof, serve to further understand the technical spirit of the present invention, and therefore, the present invention is limited only to the matters described in the drawings. It should not be interpreted.
도 1은 종래의 CO2 레이저 또는 Nd-YAG 레이저 열원을 도시한 빔단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional CO 2 laser or Nd-YAG laser heat source.
도 2는 본 발명에 따른 다이오드 레이저 열원을 도시한 빔단면도.Figure 2 is a beam cross-sectional view showing a diode laser heat source according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 다이오드 레이저를 이용한 자동차용 차체부품의 국부 열처리장치를 도시한 개략구성도.3 is a schematic configuration diagram showing a local heat treatment apparatus for a vehicle body part using a diode laser according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 차체 부품을 도시한 사시도.Figure 4 is a perspective view of a vehicle body parts according to the present invention.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 다이오드 레이저의 빔 형태를 도시한 빔단면도.5 to 8 are beam cross-sectional views showing the beam shape of the diode laser according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 다이오드 레이저를 이용한 자동차용 차체부품의 국부 열처리장치의 열처리방법을 도시한 순서도.9 is a flowchart illustrating a heat treatment method of a local heat treatment apparatus for a vehicle body part using a diode laser according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 열처리 전/후 인장강도를 도시한 그래프.10 is a graph showing the tensile strength before and after heat treatment according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 열처리 전 표면을 도시한 표면 경화 미세조직사진.Figure 11 is a surface hardening microstructure photograph showing the surface before heat treatment according to the present invention.
도 12는 본 발명에 따른 열처리 후 표면을 도시한 표면 경화 미세조직사진.Figure 12 is a surface hardened microstructure photograph showing the surface after heat treatment according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1: 자동차용 차체부품 2: 열처리 헤드1: Automotive body part 2: Heat treatment head
21: 열처리 헤드냉각기 3: 6축 로봇21: Heat treatment head cooler 3: 6-axis robot
4: 다이오드 레이저발생기 41: 다이오드 레이저냉각기4: diode laser generator 41: diode laser cooler
5: 온도조절기 6: 제어기5: thermostat 6: controller
7: 다이오드 레이저 빔 8: 레이저빔 분포7: diode laser beam 8: laser beam distribution
9: CO2 레이저 또는 Nd-YAG 레이저 빔 10: 가우시안 분포9: CO 2 laser or Nd-YAG laser beam 10: Gaussian distribution
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090097137A KR20110040021A (en) | 2009-10-13 | 2009-10-13 | Local heat treatment system of the automatic borrowing body parts which uses diode laser and the heat treatment method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090097137A KR20110040021A (en) | 2009-10-13 | 2009-10-13 | Local heat treatment system of the automatic borrowing body parts which uses diode laser and the heat treatment method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110040021A true KR20110040021A (en) | 2011-04-20 |
Family
ID=44046461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090097137A KR20110040021A (en) | 2009-10-13 | 2009-10-13 | Local heat treatment system of the automatic borrowing body parts which uses diode laser and the heat treatment method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20110040021A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104451041A (en) * | 2013-09-17 | 2015-03-25 | 现代自动车株式会社 | Method for laser heat treatment to improve formability of advanced high-strength steels |
CN105448274A (en) * | 2015-12-21 | 2016-03-30 | 宜昌金宝乐器制造有限公司 | Laser heat treatment device of sound board iron plate string bridges |
CN109622615A (en) * | 2018-11-23 | 2019-04-16 | 南京理工大学 | A kind of technique obtaining controllable soft or hard layer structure sheet metal using laser heating |
WO2020049428A1 (en) * | 2018-09-07 | 2020-03-12 | Arcelormittal | Method for improving the formability of steel blanks |
-
2009
- 2009-10-13 KR KR1020090097137A patent/KR20110040021A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104451041A (en) * | 2013-09-17 | 2015-03-25 | 现代自动车株式会社 | Method for laser heat treatment to improve formability of advanced high-strength steels |
US9670560B2 (en) | 2013-09-17 | 2017-06-06 | Hyundai Motor Company | Method for laser heat treatment to improve formability of advanced high strength steels |
CN105448274A (en) * | 2015-12-21 | 2016-03-30 | 宜昌金宝乐器制造有限公司 | Laser heat treatment device of sound board iron plate string bridges |
WO2020049428A1 (en) * | 2018-09-07 | 2020-03-12 | Arcelormittal | Method for improving the formability of steel blanks |
WO2020049344A1 (en) * | 2018-09-07 | 2020-03-12 | Arcelormittal | Method for improving the formability of steel blanks |
CN109622615A (en) * | 2018-11-23 | 2019-04-16 | 南京理工大学 | A kind of technique obtaining controllable soft or hard layer structure sheet metal using laser heating |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8597441B2 (en) | Method for producing partially hardened steel components | |
JP5270535B2 (en) | Apparatus and method for forming high tough steel and high tough steel blanks | |
JP5083752B2 (en) | Method for producing component parts by deforming a steel plate and apparatus for carrying out the method | |
RU2697535C1 (en) | Method of partial radiation heating for parts by hot forming and device for such production | |
JP6940509B2 (en) | Heat treatment method and heat treatment equipment | |
JP2014521833A (en) | Products and processes by local heat treatment of sheet steel. | |
KR20100066532A (en) | Method and device for hardening profiles | |
CN103173606A (en) | Method for producing a motor vehicle component and motor vehicle component | |
KR20140138074A (en) | System and method for hot-forming blanks | |
KR20170077192A (en) | Method for producing a component by subjecting a sheet bar of steel to a forming process | |
KR101395800B1 (en) | Method for refining magnetic domain of steel sheets and oriented electrical steel sheets manufacutred by the same | |
US20130105046A1 (en) | System and method for generating a welded assembly | |
KR20110040021A (en) | Local heat treatment system of the automatic borrowing body parts which uses diode laser and the heat treatment method | |
US20180327872A1 (en) | Device and method for providing a selective heat treatment on a metal sheet | |
KR101217485B1 (en) | Local Heat Treatment System of the Automatic Borrowing Body Parts which uses Diode Laser having High Compressed Air Injection Cooling Device and the Heat Treatment Method | |
JP2006322065A (en) | Automotive member, and heat treatment apparatus for quenching the automotive member | |
EP2915886B1 (en) | Heat treatment method and method for manufacturing machine part | |
KR101180561B1 (en) | The method for multi-step heat treatment of electric resistance welded pipe with a function of improved impact toughness and reduced hardness deviation and the manufacturing method of the pipe | |
KR101491094B1 (en) | Method for refining magnetic domain of steel sheets and oriented electrical steel sheets manufacutred by the same | |
KR101126911B1 (en) | Local heat treatment system of the automatic borrowing body parts which uses diode Laser and the heat treatment method | |
KR20160058746A (en) | Inward diffusion of aluminium-silicon into a steel sheet | |
JP2015080786A (en) | Heating method of steel plate | |
US20210040574A1 (en) | Method of production of steel sheet semi-finished products by press hardening with locally-modified structure in spots for welding | |
JPH09296214A (en) | Method and equipment for solid forming austempering treatment | |
Harrer et al. | Laser softening of press hardened steel for novel automotive parts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E601 | Decision to refuse application |