KR20140088233A - 중공 부재 - Google Patents

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KR20140088233A
KR20140088233A KR1020147017410A KR20147017410A KR20140088233A KR 20140088233 A KR20140088233 A KR 20140088233A KR 1020147017410 A KR1020147017410 A KR 1020147017410A KR 20147017410 A KR20147017410 A KR 20147017410A KR 20140088233 A KR20140088233 A KR 20140088233A
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나오아키 시마다
미치타카 요시다
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신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
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Abstract

예를 들면, 780MPa 이상의 고강도와, 복잡한 형상을 가지므로, 자동차 부품으로서 적합한, 강성이나 충돌 특성에 뛰어난 경량의 중공 부재를 제공한다. 중공의 강제의 본체(14)를 구비하는 중공 부재(11)이다. 본체(14)가 적어도 길이 방향으로 단일 부품에 의해 구성된다. 본체(14)가 최대의 외부 치수(L1)인 부분 및 이 최대의 외부 치수(L1)보다도 짧은 외부 치수(L2)인 부분을 적어도 가지는 편평 단면을 가진다. 본체(14)가 길이 방향의 일부에 비틀림부를 가진다. 비틀림부(17)를 경계로 하여 본체(14)의 길이 방향의 한쪽측에 존재하는 제1의 부분(15)에 있어서의 최대의 외부 치수(L1)인 부분을 포함하는 가상의 평면(15a)과, 비틀림부(17)를 경계로 하여 본체(14)의 길이 방향의 다른쪽측에 존재하는 제2의 부분(16)에 있어서의 최대의 외부 치수(L1)인 부분을 포함하는 가상의 평면(16a)이 교차하는 각도가 4도 이상이다. 또한, 비틀림부(17)는, 적어도 780MPa의 인장 강도를 가진다.

Description

중공 부재{HOLLOW MEMBER}
본 발명은 중공 부재에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은, 강성이나 충돌 특성이 뛰어난 경량의 중공 부재에 관한 것이다.
금속제의 강도 부재, 보강 부재 또는 구조 부재가 자동차나 각종 기계에 이용된다. 고강도, 경량이고 또한 소형인 것이 이들 부재에 요구된다. 이들 부재는, 종래부터, 프레스 가공품의 용접, 두꺼운 판의 구멍뚫기 또는 단조와 같은 가공 수단에 의해, 제조되어 왔다. 그러나, 이들 제조 방법에 의해 제조되는 부재를 한층 더 경량화 또는 소형화하는 것은, 매우 어렵다. 예를 들면, 프레스 가공된 패널을 2매 부분적으로 겹쳐서 용접함으로써 용접품을 제조하는 경우, 플랜지라고 불리는 여육(余肉 : excess thickness) 부분을 패널의 가장자리에 설치할 필요가 있으므로, 용접품의 중량이, 여육 부분을 형성하는 분만큼 불가피하게 증가한다.
하이드로 폼이라고 불리는 가공법(예를 들면 비특허문헌 1 참조)은, 금형 내에 배치된 소재인 관의 내부에 고압의 가공액을 도입함으로써, 관의 외면이 금형의 내면을 따르도록 관을 팽창시켜 변형시킴으로써, 관을 복잡한 형상으로 성형한다. 복잡한 형상의 부품이, 하이드로 폼에 의해, 플랜지를 형성할 필요없이 일체 성형된다. 하이드로 폼은, 자동차 부품의 경량화를 도모할 수 있으므로, 최근, 자동차 부품에 적극적으로 적용된다.
하이드로 폼은 냉간에서의 가공이다. 이 때문에, 예를 들면 780MPa 이상과 같은 고강도의 소재를 복잡한 형상의 자동차 부품으로 성형하는 것은, 소재의 연성이 부족하므로, 곤란하다. 하이드로 폼의 제조 공정은, 굽힘, 프리폼(preform) 및 하이드로 폼의 3공정이 일반적으로 필요하므로, 비교적 번잡하다. 또한, 하이드로 폼 가공기는 대형이고 또한 비교적 고가이다.
본 출원인은, 먼저 특허문헌 1에 의해 가공 장치를 개시했다. 도 7은, 이 가공 장치(0)의 개략을 나타내는 설명도이다.
가공 장치(0)는, 이하에 열기하는 순서로, 금속재(1)를 소재로 하는 굴곡 부재를 제조한다.
(a) 지지 수단(2)이 금속재(1)를 그 축방향으로 이동가능하게 지지한다.
(b) 이송 장치(3)가, 지지 수단(2)에 의해 지지된 금속재(1)를 상류측으로부터 하류측을 향해서 이송시키면서, 지지 수단(2)의 하류에서 금속재(1)에 굽힘 가공을 행한다.
(c) 굽힘 가공은 이하와 같이 하여 행해진다. 지지 수단(2)의 하류에 배치되는 유도 가열 코일(5)이, 금속재(1)를 부분적으로 담금질이 가능한 온도역으로 급속으로 가열한다. 유도 가열 코일(5)의 바로 하류에 배치되는 냉각 장치(예를 들면 수냉 장치)(6)가 금속재(1)를 급냉시킨다. 가동 롤러 다이스(4)는, 금속재(1)를 이송시키면서 지지가능한 롤쌍(4a)을 적어도 1세트 가진다. 가동 롤러 다이스(4)는, 냉각 장치(6)의 하류에 배치된다. 가동 롤러 다이스(4)가, 그 위치를 2차원 또는 3차원으로 변경함으로써, 금속재(1)의 가열된 부분에 휨 모멘트를 부여한다.
즉, 굴곡 부재는 가공 장치(0)에 의해 이하에 나타내는 공정으로 제조된다.
(I) 중공의 폐 단면 형상을 가짐과 더불어 길이 방향으로의 단일 부품에 의해 구성되는 장척의 금속재(1)가, 한쌍의 롤에 의해, 대향하여 배치되는 한쌍의 장변을 가지는 편평하고 또한 중공의 폐 단면 형상을 가지는 금속제의 장척의 중간 부재로 가공된다.
(Ⅱ) 이송 장치(3)가 이 중간 부재를 그 길이 방향으로 상대적으로 이송한다.
(Ⅲ) 제1의 위치에 있어서, 지지 수단(2)이, 이송되는 중간 부재를 지지한다.
(Ⅳ) 중간 부재의 이송 방향에 대해서 제1의 위치보다도 하류의 제2의 위치에 있어서, 유도 가열 코일(5)이, 이송되는 중간 부재를 부분적으로 가열한다.
(Ⅴ) 중간 부재의 이송 방향에 대해서 제2의 위치보다도 하류의 제3의 위치에 있어서, 냉각 장치(6)가, 이송되는 중간 부재의 가열된 부분을 냉각한다.
(Ⅵ) 중간 부재의 이송 방향에 대해서 제3의 위치보다도 하류의 영역에 있어서, 이송되는 중간 부재를 지지하는 가동 롤러 다이스(4)의 위치를 2차원 또는 3차원으로 변경함으로써, 중간 부재에 있어서의 가열된 부분에 굽힘 모멘트를 부여한다.
가공 장치(0)는, 비교적 저렴한 성형기를 이용한 단순한 공정에 의해, 예를 들면 780MPa 이상과 같은 고강도 및 복잡한 형상을 가지는 자동차 부품을 일체 성형할 수 있다. 이와 같이 하여, 높은 강성을 가지는 굴곡 부재가 가공 장치(0)에 의해 제조된다.
국제공개 WO2006/093006호 팜플렛
자동차 기술 Nov. 57, No. 6(2003) 23∼28페이지
고강도 및 복잡한 형상을 가질뿐만 아니라, 높은 강성이나 뛰어난 충돌 특성을 가지는 경량의 부재가, 자동차 부품의 강도 부재, 보강 부재 또는 구조 부재로서, 지금까지 이상으로 강하게 요구되고 있다. 이 때문에, 가공 장치(0)에 의해 제조되는 굴곡 부재의 더한층 성능 향상이 필요하다.
본 발명은, 중공의 금속제, 바람직하게는 강제의 본체를 구비하는 중공 부재로서,
(요소 1) 본체가, 적어도 길이 방향으로 단일 부품에 의해 구성되는 것,
(요소 2) 본체가, 최대의 외부 치수인 부분, 및 이 최대의 외부 치수보다도 짧은 외부 치수인 부분을 적어도 가지는 편평 단면을 가지는 것,
(요소 3) 본체가, 길이 방향의 일부에 비틀림부를 가지는 것,
(요소 4) 비틀림부를 경계로 하여 본체의 길이 방향의 한쪽측에 존재하는 제1의 부분에 있어서의 최대 외부 치수인 부분을 포함하는 가상의 평면과, 비틀림부를 경계로 하여 본체의 길이 방향의 다른쪽측에 존재하는 제2의 부분에 있어서의 최대 외부 치수인 부분을 포함하는 가상의 평면이 교차하는 각도가, 0도가 아닐 것, 및
(요소 5) 비틀림부가, 적어도 780MPa의 인장 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 중공 부재이다.
본 발명에서는, 본체가, 굴곡부를 1개 이상 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, (최대의 외부 치수)/ (짧은 외부 치수)가 1.2 이상인 것이 바람직하고, 1.5 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에서는, 교차하는 각도는 4도 이상인 것이 바람직하고, 5도 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에서는, 본체가, 본체의 길이 방향, 및/또는 본체의 둘레 방향으로 부분적으로 형성되는 담금질부를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 적어도 비틀림부가 150MPa 이하의 잔류 응력을 가지는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 적어도 비틀림부가 ＋50MPa 이하의 잔류 응력을 가지는 것이 더욱 바람직하다. 본 발명에서는, 비틀림부의 대략 전체 부분이 잔류 압축 응력을 가지는 것이 한층 더 바람직하다. 본 명세서에 있어서는, 잔류 응력에 관하여, 플러스의 값은 인장 잔류 응력을 나타냄과 더불어, 마이너스의 값은 압축 잔류 응력을 나타낸다.
본 발명에서는, 이들 본 발명에 관련된 중공 부재는, 자동차의 강도 부재, 보강 부재 또는 구조 부재에 이용되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의해, 예를 들면 780MPa 이상의 인장 강도 및 복잡한 형상을 가지므로, 자동차 부품으로서 적합한, 강성이나 충돌 특성에 뛰어난 경량의 중공 부재가 제공된다.
도 1은 본 발명에 관련된 중공 부재의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 2는 본 발명에 관련된 중공 부재의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
도 3은 본 발명에 관련된 중공 부재의 또 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
도 4는 외주 길이 100㎜, 두께 2㎜, 종횡비 k＝1.1, 1.2, 1.5 또는 2.0의 직사각형 단면을 θ도 비틀어 얻어지는 형상을 가지는 중공 부재의 단면 2차 모멘트의 증가율을 계산에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 외주 길이 100㎜, 두께 2㎜, 종횡비 k＝1.2, 1.5, 2.0 또는 5.0의 직사각형 단면을 θ도 비틀어 얻어지는 형상을 가지는 중공 부재의 단면 2차 모멘트의 증가율을 계산에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 비틀림부 및 굴곡부를 가지는 중공 부재를 나타내는 설명도이다.
도 7은 본 출원인이 먼저 특허문헌 1에 의해 개시한 가공 장치의 개략을 나타내는 설명도이다.
본 발명을, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다. 이후의 설명에서는, 중공 부재의 본체가 직사각형 단면을 가지는 경우를 예로 든다. 그러나, 본 발명은, 이 경우에 한정되지 않고, 예를 들면 타원형 단면이나 장원형 단면과 같은, 본체가, 최대의 외부 치수(L1)인 부분, 및 이 최대의 외부 치수(L1)보다도 짧은 외부 치수(L2)인 부분을 적어도 가지는 편평 단면을 가지는 경우에, 동일하게 적용된다.
도 1은, 본 발명에 관련된 중공 부재의 일례(11)를 나타내는 설명도이다. 도 2는, 본 발명에 관련된 중공 부재의 다른 일례(12)를 나타내는 설명도이다. 도 3은, 본 발명에 관련된 중공 부재의 또 다른 일례(13)를 나타내는 설명도이다.
중공 부재(11∼13)는, 어느 것이나, 중공의 금속제(이 예에서는 강제)의 본체(14)를 가진다.
본체(14)는, 적어도 길이 방향으로, 단일 부품에 의해 일체로 구성된다. 이 때문에, 본체(14)는, 길이 방향과 교차하는 방향으로 형성되는 용접부 등의 접합부를 가지지 않는다.
본체(14)는, 편평 단면을 가진다. 편평 단면은, 최대의 외부 치수(L1)인 부분, 및 이 최대의 외부 치수(L1)보다도 짧은 외부 치수(L2)인 부분을 적어도 가진다.
중공 부재(11∼13)는, 어느 것이나, 본체(14)의 내부에 레인포스 등의 보강 부재를 가지지 않는다. 이와 같이, 중공 부재(11∼13)는, 어느 것이나, 매우 간소한 구조를 가진다. 중공 부재(11∼13)는, 모두 경량이다.
본체(14)는, 길이 방향의 일부에 비틀림부(17)를 가진다. 본체(14)에는, 제1의 부분(15)이, 비틀림부(17)를 경계로 하여 본체(14)의 길이 방향의 한쪽측에 존재한다. 또한, 본체(14)에는, 제2의 부분(16)이, 비틀림부(17)를 경계로 하여 본체(14)의 길이 방향의 다른쪽측에 존재한다.
제1의 부분(15)에 있어서의 최대의 외부 치수(L1)인 부분을 포함하는 가상의 평면(15a)과, 제2의 부분(16)에 있어서의 최대의 외부 치수(L1)인 부분을 포함하는 가상의 평면(16a)이 교차하는 각도(이하 「교차 각도」라고 한다)는 0도가 아니다. 또한, 비틀림부(17)는, 적어도 780MPa의 인장 강도를 가진다.
중공 부재(11∼13)가, 비틀림부(17)를 가지는 이유를 설명한다. 일반적으로, 직사각형 단면의 중공 부재 x축 둘레의 휨 강성(EI)을 대표하는 지표로서, 단면 2차 모멘트(Ix)를 생각할 수 있다. 영율을 E로 하고, 중공 부재의 폭을 b로 하고, 높이를 h로 하고, 두께를 t로 하고, 종횡비를 k로 하면, b＝kh이다.
여기에서, 중공 부재의 단면을 θ도 비틀은 경우의 단면 2차 모멘트(Iθx)는 하기 식으로 주어진다.
Iθx＝(1/2)(Ix＋Iy)＋(1/2)(Ix－Iy)cos2θ
Ix＝(1/12){bh3－(b－2t)(h－2t)3}
Iy＝(1/12){hb3－(h－2t)(b－2t)3}
도 4는, 외주 길이 100㎜, 두께 2㎜, 종횡비 k＝1.1, 1.2, 1.5 또는 2.0의 직사각형 단면을 θ도 비틀어 얻어지는 형상을 가지는 중공 부재의 단면 2차 모멘트의 증가율을, 상기 식을 이용하여 계산에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4에 그래프로 표시하는 바와 같이, 종횡비가 클수록, 즉 편평도가 클수록, 비틀림각을 부여한 경우의 휨 강성의 향상이 큰 것을 알 수 있다.
도 5는, 외주 길이 100㎜, 두께 2㎜, 종횡비 k＝1.2, 1.5, 2.0 또는 5.0의 직사각형 단면을 θ도 비틀어 얻어지는 형상을 가지는 중공 부재의 단면 2차 모멘트의 증가율을, 상기 식을 이용하여 계산에 의해 구한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5에 그래프로 표시하는 바와 같이, 교차 각도가 4도 이상, 바람직하게는 5도 이상의 교차 각도를 부여하면, 휨 강성의 향상이 현저한 것을 알 수 있다.
중공 부재(11∼13)는, 모두, 비틀림부(17)를 가지므로, 휨 강성이 높아져 있다.
도 4 및 5에 그래프로 표시하는 결과로부터, 중공 부재(11∼13)는, (최대의 외부 치수 L1)/(짧은 외부 치수 L2)가 1.2 이상인 것이 바람직하고, 1.5 이상인 것이 더욱 바람직하다.
비틀림부(17)는, 도 2에 도시하는 바와 같이 중공 부재(12)의 길이 방향으로 1개만 형성해도 되고, 도 1, 3에 도시하는 바와 같이 중공 부재(11, 13)의 길이 방향으로 2개 설치해도 되고, 혹은 3개 이상 설치해도 된다.
중공 부재(11∼13)는, 상술한 도 7에 도시하는 가공 장치(0)의 일부를 개조한 가공 장치를 이용함으로써, 간단히 제조할 수 있다. 즉, 가공 장치(0)의 지지 수단(2) 및 가동 롤러 다이스(4)를 구성하는 롤을, 중공 부재(11∼13)의 외면을 지지할 수 있는 구멍형 롤로 교환함과 더불어, 가동 롤러 다이스(4)의 위치를 3차원으로 이동시키는 이동 기구를 추가하여 설치한다.
이송 장치(3)에 의해, 지지 수단(2)에 의해 길이 방향으로 이동 자유롭게 지지된 중공 부재(11∼13)를 상류측으로부터 하류측을 향해서 이송한다. 다음에, 유도 가열 코일(5)에 의해, 지지 수단(2)의 하류에서 중공 부재(11∼13)를 부분적으로 담금질이 가능한 온도역으로 급속 가열한다. 다음에, 냉각 장치(6)에 의해, 중공 부재(11∼13)를 급냉한다.
가동 롤러 다이스(4)는, 중공 부재(11∼13)를 이송하면서 지지가능한 롤쌍(4a)을 적어도 1세트 가진다. 이 때문에, 가동 롤러 다이스(4)의 위치를 3차원으로 변경함으로써, 중공 부재(11∼13)의 가열된 부분에 비틀림부(17)를 형성할 수 있다.
또한, 이 가공 장치에 있어서의 지지 수단(2), 이송 장치(3) 및 가동 롤러 다이스(4)로 바꾸고, 예를 들면 1기 이상의 다관절형 범용 로봇에 유지시킨 지그를 이용함으로써, 중공 부재(11∼13)의 이송 및 지지를 행하도록 해도 된다. 즉,
(a) 중공 부재(11∼13)를, 그 길이 방향으로, 유도 가열 코일(5) 및 냉각 장치(6)에 대하여 상대적으로 이동시키는 것,
(b) 중공 부재(11∼13)의 피가열부를 경계로 하는 양측을 예를 들면 산업용 로봇에 의해 지지하는 것, 및
(c) 중공 부재(11∼13)의 피가열부를 경계로 하는 양측 또는 편측의 위치를, 이 양측 또는 편측을 지지하는 산업용 로봇을 동작시킴으로써, 3차원으로 이동함으로써, 지지 수단(2), 이송 장치(3) 및 가동 롤러 다이스(4)를 이용하지 않아도, 중공 부재(11∼13)의 가열된 부분에 비틀림부(17)를 형성할 수 있다.
유도 가열 코일(5)에 의한 중공 부재(11∼13)의 가열 온도를 담금질 가능 온도로 설정함과 더불어, 냉각 장치(6)에 의한 중공 부재(11∼13)의 냉각 속도를 적절히 설정함으로써, 중공 부재(11∼13)의 본체(14)의 길이 방향, 및/또는 본체(14)의 둘레 방향으로 부분적으로 담금질부를 형성할 수 있다. 담금질부의 형성 위치를 적절히 설정함으로써, 중공 부재(11∼13)의 다양한 기계 특성을 조정할 수 있으므로, 예를 들면 자동차용 부재로서 요구되는 특성을 충분히 만족하는 중공 부재(11∼13)를 제공하는 것이 가능해진다.
이 가공 장치에서는, 가동 롤러 다이스(4)를 통과한 중공 부재(11∼13)가 그 자중에 의해 변형하여 치수 정밀도가 저하하는 것을 방지하기 위해서, 가동 롤러 다이스(4)의 하류측에 변형 방지 장치를 배치하는 것이 바람직하다. 가동 롤러 다이스(4)보다도 하류측의 영역에서, 이미 가공을 종료한 중공 부재(11∼13)를 변형 방지 장치에 의해 위치 결정함으로써, 중공 부재(11∼13)의 변형 및 치수 정밀도의 저하를 확실하게 방지할 수 있다. 변형 방지 장치는 설치하지 않아도 된다.
변형 방지 장치로서, (a) 가동 롤러 다이스(4)를 통과한 중공 부재(11∼13)의 선단을 지지 및 가이드하는 장치, (b) 가동 롤러 다이스(4)를 통과한 중공 부재(11∼13)를 탑재함으로써 중공 부재(11∼13)의 자중에 의한 변형을 방지하기 위한 변형 방지 테이블, (c) 가동 롤러 다이스(4)를 통과한 중공 부재(11∼13)의 일부를 지지하는 공지의 다관절 로봇 등이 예시된다.
지금까지 알려져 있는, 편평 단면의 중공의 금속제의 본체를 가짐과 더불어 인장 강도가 780MPa 이상인 중공 부재에, 냉간 가공으로 비틀림부를 설치하고자 해도, 중공 부재의 변형 저항이 커, 비틀림부를 설치할 수 없다. 이에 대하여, 중공 부재(11∼13)는, 예를 들면, 가공 장치(0)의 일부를 조금만 개조한 가공 장치를 이용하는 열간 가공에 의해 제조 가능하므로, 매우 용이하고 또한 확실하게 본체(14)에 비틀림부(17)를 형성할 수 있다.
또한, 이 가공 장치(0)는, 비틀림부(17)의 형성에 담금질을 이용하므로, 비틀림부(17)의 인장 강도를 간단히 780MPa 이상으로 높일 수 있다.
또한, 이 비틀림부(17)는 뛰어난 피로 특성을 가진다. 이 이유를 설명한다.
일반적으로, 중공 부재에 냉간에서 비틀림 가공을 행하여 제품을 제조하면, 비교적 큰 잔류 응력이 제품에 발생한다. 인장 잔류 응력이 제품의 축방향을 향해서 비틀림 가공부의 내주측의 표면에 발생한다. 또한, 압축 잔류 응력이 제품의 축방향을 향해서 비틀림 가공부의 외주측의 표면에 발생한다. 발생하는 잔류 응력은, 항복 응력의 30%∼40%에나 달한다.
예를 들면 780MPa나 980MPa와 같은 고강도를 가지는 중공 부재는, 재료의 연성이 부족하기 때문에, 휨 반경이 매우 큰 비틀림부를 가지는 제품에밖에, 비틀림 가공할 수 없다. 낮게 어림잡아도 ＋200MPa 이상의 잔류 응력(인장 잔류 응력)이 이 제품의 표면에 발생할 가능성이 높다. 주지와 같이, 인장 잔류 응력이 제품의 표면에 발생하면, 이 제품이 반복 변형을 받은 경우의 피로 특성이 크게 저하한다.
또한, 780MPa, 980MPa 나아가 1200MPa와 같은 고강도를 가지는 중공 부재를 냉간에서 비틀림 가공하여 제품을 제조하는 수단은, 현시점이 아니다. 이 때문에, 이 제품의 잔류 응력의 측정값이 개시된 공지 문헌은, 존재하지 않는다. 가령 고강도를 가지는 중공 부재를 냉간에서 비틀림 가공할 수 있었다고 가정해도, 매우 큰 인장 잔류 응력이 비틀림부에 불가피적으로 발생한다. 또한, 큰 인장 잔류 응력이 1200MPa 이상의 고강도를 가지는 중공 부재에 발생하면, 지연 파괴가 발생할 위험성도 높아진다. 이러한 제품은, 자동차 부품으로서 이용할 수 없다.
이에 대하여, 가공 장치(0)에 의해 형성되는 비틀림부(17)는, 열간에서의 비틀림 가공에 의해 형성된다. 냉간에서의 비틀림 가공에 의해 발생하는 큰 인장 잔류 응력은, 비틀림부(17)에는 발생하지 않는다.
표 1에는, 가공 장치(0)에 의해, C함유량이 0.2질량%인 B함유 강으로 이루어짐과 더불어 두께 1.8㎜, 세로 40㎜ 및 가로 50㎜의 중공의 각재를, 휨 변형 600㎜, 단위 길이당의 비틀림각 0.2°/㎜에 의해 비틀림 가공함으로써 얻어진 제품의 축방향 표면의 잔류 응력(단위:MPa)을, X선 응력 측정법에 의해 측정한 결과를 나타낸다. 표 2에는, 이 제품의 둘레 방향 표면의 잔류 응력의 측정 결과를 나타낸다.
표 1, 2에 있어서의 각도는, 둘레 방향의 위치에서, 가로 방향 50㎜의 상면 중앙 위치의 각도를 0도로 한 경우의 측정 위치의 각도이다. 잔류 응력의 측정에 이용한 X선 측정기는, 주식회사 맥사이언스(현회사명 불카 AXS 주식회사)제의 MXP―3이다.
Figure pat00001
Figure pat00002
표 1에 표시하는 바와 같이, 제품의 표면에는, 축방향으로의 큰 인장 잔류 응력은 발생하지 않고, 축방향으로의 압축 잔류 응력이 발생한다. 또한, 표 2에 도시하는 바와 같이, 제품의 표면에는, 둘레 방향으로의 큰 인장 잔류 응력은 발생하지 않고, 압축 잔류 응력 또는 작은 인장 잔류 응력이 발생한다.
이와 같이, 적어도 비틀림부(17)는, ＋150MPa 이하의 잔류 응력, 바람직하게는 ＋50MPa 이하의 잔류 응력을 가진다. 더욱 바람직하게는, 적어도 비틀림부(17)의 거의 모든 부분은, 잔류 압축 응력을 가진다. 이 때문에, 이 제품의 피로 특성은 매우 뛰어나다.
가공 장치(0)에 의해 제조된 제품의 표면에 있어서의 잔류 응력이 +150MPa 이하로, 종래에는 없을 정도로 작은 값이 되는 이유는, 명확하지 않지만, 가공 장치(0)에 의한 가열 및 냉각에 의해, 마르텐사이트 변태의 판두께 방향 분포가 변동하기 때문이라고 추정된다.
또한, 중공 부재(11∼13)의 본체(14)에, 비틀림부(17)뿐만 아니라, 도 7에 도시하는 가공 장치(0)의 일부를 개조한 가공 장치를 이용하여, 가상의 평면(15a, 16a) 내에서 굴곡되는 굴곡부를 1개 이상 형성하도록 해도 된다. 이에 따라, 보다 한층 더 복잡한 형상의 중공 부재를 제공하는 것도 가능하다.
도 6은, 제1의 비틀림부(17―1), 제2의 비틀림부(17―2) 및 굴곡부(18)를 가지는 중공 부재(19)를 나타내는 설명도이다.
제1의 비틀림부(17―1) 및 제2의 비틀림부(17―2)가, 중공 부재(19)의 본체(20)에 형성되어 있다. 또한, 굴곡부(18)가, 제1의 비틀림부(17―1)를 경계로 하여 본체(20)의 길이 방향의 한쪽측에 존재하는 제1의 부분(21)과, 제2의 비틀림부(17―2)를 경계로 하여 본체(20)의 길이 방향의 한쪽측에 존재하는 제1의 부분(22)의 사이에 형성되어 있다.
이와 같이 하여, 본 발명에 의하면, 단순한 공정으로 비교적 소형이고 저렴한 성형기를 이용하여, 예를 들면 780MPa 이상의 고강도와 복잡한 형상을 가지므로, 자동차 부품으로서 적합한, 강성이나 충돌 특성이 뛰어난 경량의 중공 부재를 제공하는 것이 가능해진다.
0 : 가공 장치 1 : 금속재
2 : 지지 수단 3 : 이송 장치
4 : 가동 롤러 다이스 5 : 유도 가열 코일
6 : 냉각 장치 11∼13, 19 : 중공 부재
14, 20 : 본체 15 : 제1의 부분
15a : 가상의 평면 16 : 제2의 부분
16a : 가상의 평면 17 : 비틀림부
17-1 : 제1의 비틀림부 17-2 : 제2의 비틀림부
18 : 굴곡부 21, 22 : 제1의 부분

Claims (3)

  1. 강도 부재, 보강 부재 또는 구조 부재로서 사용되는, 중공의 강제의 본체를 구비하는 자동차 부품용 중공 부재로서, 이하의 요소 1∼6을 가지는 것을 특징으로 하는 중공 부재,
    (요소 1) 상기 본체는, 적어도 길이 방향으로 단일 부품에 의해 구성되는 것,
    (요소 2) 상기 본체는, 최대의 외부 치수인 부분, 및 상기 최대의 외부 치수보다도 짧은 외부 치수인 부분을 적어도 가지는 편평 단면을 가지는 것,
    (요소 3) 상기 본체는, 길이 방향의 일부에 비틀림부를 가지는 것,
    (요소 4) 상기 비틀림부를 경계로 하여 상기 본체의 길이 방향의 한쪽측에 존재하는 제1의 부분에 있어서의 상기 최대의 외부 치수인 부분을 포함하는 가상의 평면과, 상기 비틀림부를 경계로 하여 상기 본체의 길이 방향의 다른쪽측에 존재하는 제2의 부분에 있어서의 상기 최대의 외부 치수인 부분을 포함하는 가상의 평면이 교차하는 각도는 0도가 아닌 것,
    (요소 5) 상기 비틀림부는, 열간에서의 비틀림 가공에 의해 형성되고, 적어도 780MPa의 인장 강도를 가지고, 상기 교차하는 각도는 4도 이상인 것.
    (요소 6) (상기 최대의 외부 치수)/(상기 짧은 외부 치수)가 1.2 이상인 것.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체는, 굴곡부를 1개 이상 가지는, 중공 부재.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체는, 상기 본체의 길이 방향 또는 상기 본체의 둘레 방향으로 부분적으로 형성되는 담금질부를 가지는, 중공 부재.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101885154B1 (ko) * 2017-12-18 2018-08-03 기득산업 주식회사 형강 비틀림용 성형 시스템 및 그 방법
KR102354153B1 (ko) * 2020-09-17 2022-01-20 정연주 차량 도어용 체커암 제조장치

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012012529B4 (de) 2012-06-26 2014-01-09 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff unter Verwendung eines wenigstens dreiteiligen Blasformwerkzeugs sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
JP6190727B2 (ja) * 2013-01-29 2017-08-30 三協立山株式会社 形材
JP6210172B2 (ja) * 2016-03-09 2017-10-11 新日鐵住金株式会社 焼入れ鋼材の製造方法
JP6210171B2 (ja) * 2016-03-09 2017-10-11 新日鐵住金株式会社 焼入れ鋼材の製造方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1363416A (en) * 1918-09-24 1920-12-28 Ross B Hooker Method of making radiator-tubes
US2115769A (en) * 1936-08-22 1938-05-03 Henry H Harris Radiant heating tube
US2771276A (en) * 1954-02-08 1956-11-20 Jr Harry S Constance Metallic railing structure
US2909361A (en) * 1955-01-31 1959-10-20 Leighton G Dotson Ornamental ironwork structures
US3293894A (en) * 1964-05-28 1966-12-27 Babcock & Wilcox Co Hot drawing tubes
NL7116881A (ko) * 1971-12-09 1973-06-13
USD248463S (en) * 1975-04-04 1978-07-11 Robert Barnes Exhaust pipe
JPS63188427A (ja) * 1987-01-30 1988-08-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 捩り機構付ベンダ−
JP2816000B2 (ja) * 1990-08-27 1998-10-27 第一高周波工業株式会社 湾曲した異形断面らせん条材の製造方法及び装置
ATA166091A (de) * 1991-08-23 1996-02-15 Faigle Heinz Kg Füllkörper
JP2001001053A (ja) * 1999-04-22 2001-01-09 Aisin Seiki Co Ltd ロール成形品および自動車用バンパー
US6349521B1 (en) * 1999-06-18 2002-02-26 Shape Corporation Vehicle bumper beam with non-uniform cross section
JP4084518B2 (ja) * 1999-10-25 2008-04-30 本田技研工業株式会社 樹脂ホースの製造方法および樹脂ホース
US6893733B2 (en) * 2000-07-07 2005-05-17 Delphi Technologies, Inc. Modified contoured crushable structural members and methods for making the same
US7041218B1 (en) * 2002-06-10 2006-05-09 Inflowsion, L.L.C. Static device and method of making
US6910721B2 (en) * 2002-12-20 2005-06-28 Pullman Industries, Inc. Elongated bumper bar with sections twisted rotationally about the axis of elongation
DE10333477A1 (de) * 2003-07-22 2005-02-24 Aloys Wobben Strömungskanal für Flüssigkeiten
US7216676B2 (en) * 2004-04-30 2007-05-15 Eaton Corporation Apparatus and method for shaping hose
US20060101890A1 (en) * 2004-11-15 2006-05-18 Min-Ju Chung Method for twisting a hollow metal tube
WO2006093006A1 (ja) * 2005-03-03 2006-09-08 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 金属材の曲げ加工方法、曲げ加工装置および曲げ加工設備列、並びにそれらを用いた曲げ加工製品
US20070039282A1 (en) * 2005-08-19 2007-02-22 Christian Holl Gooseneck beam
WO2007136233A1 (en) * 2006-05-24 2007-11-29 Yan Sup Lee Fix holder, steel wire, bricks, and bricks wall reinforcement method thereby
USD586208S1 (en) * 2007-11-15 2009-02-10 Evans Ernest O Container

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101885154B1 (ko) * 2017-12-18 2018-08-03 기득산업 주식회사 형강 비틀림용 성형 시스템 및 그 방법
KR102354153B1 (ko) * 2020-09-17 2022-01-20 정연주 차량 도어용 체커암 제조장치

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