KR20140094021A - 강판 피가공물, 특히 아연도금 강판 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 방법 및 성형 툴 - Google Patents

강판 피가공물, 특히 아연도금 강판 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 방법 및 성형 툴 Download PDF

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사스차 시코라
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Abstract

본 발명은, 판상 또는 예비성형된 강판 피가공물(1), 특히 아연도금 강판 피가공물(1)을 오스테나이트화 온도보다 높은 온도로 가열한 후, 적어도 하나의 펀치(2) 및 적어도 하나의 암 몰드(3)를 구비하는 냉각된 성형 툴 내에서 성형 및 담금질하여, 피가공물(1)을 열간 성형 및 프레스 경화하는 방법에 있어서, 열간 성형 및 프레스 경화용으로 사용되는 암 몰드(3)에는 양의 다이 반경으로 획정되는 드로잉 모서리 영역에 소재-결합 방식으로 소재(6, 6')가 코팅되거나 및/또는 피가공물을 열간 성형 및 프레스 경화할 때에 상기 피가공물(1)과 접촉하며 상기 드로잉 모서리 영역에 인접하는 암 몰드(3)의 부분(3.1)의 열전도율보다 적어도 10 W/(m*K) 낮은 열전도율을 갖는 적어도 하나의 인서트부(5)가 제공되며, 상기 드로잉 모서리 영역 내에 부착되는 소재(6, 6') 또는 드로잉 모서리 영역에 배치되는 인서트부(5)에서 상기 피가공물(1)과 마주하는 표면의 너비는 드로잉 모서리(7)에 걸쳐 연장되되 상기 암 몰드(3)의 양의 반경의 1.6배 내지 10배 범위에 속하는 것을 특징으로 하는 피가공물(1)의 열간 성형 및 프레스 경화 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 대응되는 성형 툴에 관한 것이다.

Description

강판 피가공물, 특히 아연도금 강판 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 방법 및 성형 툴{METHOD AND FORMING TOOL FOR HOT FORMING AND PRESS HARDENING WORK PIECES MADE OF SHEET STEEL, IN PARTICULAR GALVANIZED SHEET STEEL}
본 발명은, 판상 또는 예비성형된 강판 피가공물, 특히 아연도금 강판 피가공물을 오스테나이트화 온도보다 높은 온도로 가열한 후, 적어도 하나의 펀치 및 적어도 하나의 암 몰드를 구비하는 냉각 성형 툴 내에서 성형 및 담금질하여, 피가공물을 열간 성형 및 프레스 경화하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 또한 적어도 하나의 펀치 및 상기 펀치와 연계되는 암 몰드를 구비하되, 상기 펀치 및/또는 암 몰드는 냉각 유체를 전달하는 냉각 덕트를 구비하며, 판상 또는 예비성형된 강판 피가공물, 특히 아연도금 강판 피가공물을 열간 성형 및 프레스 경화하는 장치에 관한 것이다.
적어도 2개의 툴 반할부(tool halves)를 구비하며, 제조하고자 하는 부품 내에서 국부적으로 강도 특성이 다르도록 부품 강도를 조절하는 데에 사용될 수 있으며, 이들 툴 반할부의 영역들이 서로 다른 열전도 특성을 갖도록 구성되는, 강판 피가공물을 열간 성형 및 프레스 경화하는 장치는 이미 공지되어 있다. 이들 장치로 실시되는 방법은 “테일러드 템퍼링”(tailored tempering)으로 전문가들 사이에 알려져 있다. 이에 대응되는 장치의 일례가 DE 10 2009 018 798 A1호에 개시되어 있다.
피가공물의 곡선 영역에서 반경이 양인 부분을 제조하기 위해 툴 반할부들이 사용되며, 툴 반할부들의 마주하는 영역에 공기 공극이 형성되며, 변형되지 않으면서 클램핑이 용이하게 되도록 상기 공기 공극에 인접되게 돌출부들이 형성됨으로써, 형성 부품들의 치수 정밀도와 조립 정밀도를 향상시키는 것도 공지되어 있다. 그 결과로, 부품 내 부위마다 경도 수준이 다르게 되도록 설정될 수 있다. 강판으로 된 경화 부품을 생산하는 장치가 DE 10 2004 038 626 B3호에 개시되어 있다.
실험을 통해, 아연도금 강 블랭크가 통상의 성형 툴에서 열간 성형될 때, 아연 도금층에서 크랙이 종종 발생함을 알 수 있었다. 크랙은 블랭크 내로 퍼지게 되어, 이로 인해 부품이 조기에 파손될 수 있다.
본 발명의 목적은 서두에 언급한 형태의 성형 툴 및 성형 방법으로, 열간 성형 공정 중에 강 소재의 유동 특성이 향상되어 강판 피가공물 특히 아연도금 강판 피가공물을 열간 성형하는 중에 크랙 발생 위험을 상당히 줄일 수 있는 성형 툴 및 성형 방법을 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적은 청구항 1에 기재되어 있는 특징을 갖는 방법과, 청구항 8에 기재되어 있는 특징을 갖는 성형 툴에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직하며 유리한 구성들이 종속청구항들에 개시되어 있다.
본 발명에 따르면, 열간 성형 및 프레스 경화에 사용되는 암 몰드에서 다이 반경이 양(positive)인 부분으로 획정되는 암 몰드의 코너 영역이 소재로 코팅되며, 및/또는 암 몰드에서 드로잉 모서리부에 인접하며, 피가공물이 열간 성형 및 프레스 경화되는 중에, 피가공물과 직접 접촉하는 부분의 열전도율보다 적어도 10 W/(m*K) 낮은 열전도율을 갖는 인서트부 적어도 하나가 암 몰드에 제공된다. 본 발명에 따라 열전도율이 상대적으로 낮은 드로잉 모서리 영역에 부착되는 소재 또는 드로잉 모서리 영역에 배치되는 인서트부는, 피가공물과 마주하는 암 몰드 표면의 너비가 드로잉 모서리에 걸쳐 연장되되, 암 몰드의 양의 반경보다 1.6배 내지 10배 범위에 속하도록, 바람직하게는 1.6배 내지 6배 범위에 속하도록 구성된다. 이에 따라, 상대적으로 열전도율이 낮으며, 상기 드로잉 모서리 영역에 배치되는 상기 소재 또는 인서트부의 가로방향 연장 양(너비)이 제한되며 상대적으로 작게 된다.
성형될 코팅 강판(피가공물)은 암 몰드에서 양의 다이 반경으로 획정되는 드로잉 모서리 영역에서 특히 심하게 소성 변형된다. 이 영역에서 피가공물은 펀치의 작용에 의해, 초기에는 압축 응력을 받다가 성형 툴이 계속해서 형합 이동함에 따라 인장 응력을 받게 된다. 피가공물과 성형 툴 간에 온도 차가 크게 되면, 통상적인 성형 툴, 특히 통상의 성형 툴의 다이 반경부에서 국부적인 유동 특성에 악영향을 미치며, 도금층 일례로 아연 도금층에 크랙이 종종 나타난다. 강판 두께가 두꺼워지고, 제조되는 부품 형상이 복잡해짐에 따라, 코팅 부품의 판 내로 연장하는 크랙의 깊이가 다르게 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 일례로 드로잉 모서리 영역에 코팅되어 부착되며 상대적으로 낮은 열전도율을 갖는 소재, 또는 드로잉 모서리 영역에 배치되며 상대적으로 낮은 열전도율을 갖는 인서트부의 치수는 열간 성형 및 프레스 경화에 의해 제조되는 부품이 실질적으로 완전히 마르텐사이트 조직이 될 수 있도록 조절된다. 이러한 측면에서, 비록 본 발명에 따르면 프레스-경화 부품에서 암 몰드의 드로잉 모서리에 의해 영향을 받는 부분, 즉 상대적으로 열전도율이 낮은 상기 소재 또는 인서트부의 경도는 요구되는 최소 경도보다 높고, 마르텐사이트 조직 경도에 상당하지만, 다른 부분 또는 부품의 나머지 다른 부분에 비해 경도가 낮을 수 있다. 이러한 방식으로, 코팅층 일례로 아연층 및 이에 대응하는 코팅 강판의 크랙 발생이 방지되거나, 적어도 코팅층 또는 코팅 간판 내의 크랙 깊이가 상당히 감소하게 된다.
통상의 온도-제어 성형 공정에 비해 열 또는 온도 손실이 작아짐에 따라, 코팅, 일례로 아연 도금 피가공물(강판)이 열간 성형되고 성형 과정에서 응고될 때에 발생되는 응력 및 변형이 줄어들게 된다. 그 결과, 국부적으로 소재가 파손될 가능성도 줄어들거나 방지될 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 열간 성형 중에 강판 피가공물의 유동 특성을 개선시키고, 이에 따라 강판 피가공물, 바람직하게는 아연도금 강 블랭크를 열간 성형하는 중에 크랙이 발생할 가능성을 상당히 감소시키게 된다.
특히, 본 발명은 3차원 형상이 복잡한 부품의 제작 용이성을 개선시키고, 도금 강판 일례로 아연도금 강판으로 복잡한 부품을 용이하게 제작할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 해결책의 바람직한 구성은, 드로잉 모서링 영역에 배치되는 인서트부 또는 부착 소재의 열전도율이 40 W/(m*K) 미만, 바람직하게는 30 W/(m*K) 미만, 좀 더 바람직하게는 20 W/(m*K) 미만인 것을 제공한다. 이러한 방안은 피가공물을 열간 성형하는 중에 열 또는 온도의 손실을 줄임으로써 피가공물의 성형 거동을 개선하는 데에 유리하다.
본 발명에 따른 해결책의 또 다른 유리한 구성은, 인서트부와 암 몰드 사이에 단열층을 제공하는 것을 특징으로 한다. 이러한 방안은 피가공물을 열간 성형하는 중에 열 또는 온도의 손실을 추가로 줄이게 된다. 특히, 이러한 구성은 인서트부를 내마모성을 가지면서도 상대적으로 열전도율이 높은 소재로 제작할 수 있도록 하며, 드로잉 모서리 영역을 형성하는 인서트부에 비해 높은 기계적 응력, 특히 높은 마찰 응력에 노출되지 않는 단열층은, 단열 소재 일례로 플라스틱 소재나 목재와 같이 내마모성이 낮은 단열 소재를 사용할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 해결책의 또 다른 유리한 구성은, 인서트부가 암 몰드의 내부 주변부에 비해 및/또는 암 몰드 캐비티와 인접하는 주변 표면에 비해 돌출하는 돌출부를 가지는 것을 제공한다. 부분적으로 융기되어 형성되는 상기 돌출부는 다이 반경부의 상측에서 성형되는 피가공물로부터 열이 더욱 효과적으로 배출될 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 해결책의 또 다른 유리한 구성은, 암 몰드의 드로잉 모서리 영역에 부착되는 소재가 덧붙임 용접, 바람직하게는 레이저 덧붙임 용접으로 암 몰드에 부착되는 것을 특징으로 한다. 이러한 방식으로, 암 몰드의 드로잉 모서리 영역 내의 열전도율이 신뢰성 있으면서도 상대적으로 간편한 방식으로 감소될 수 있게 된다. 부착된 소재가 마찰에 의해 의한 마모(부식)가 필연적으로 발생하게 되는데, 이때에는 상대적으로 열전도율이 낮은 소재의 부착은 덧붙임 용접, 바람직하게는 레이저 덧붙임 용접으로 경제적으로 보수될 수 있다.
본 발명에 따른 해결책의 또 다른 유리한 구성은, 암 몰드의 드로잉 모서리 영역이 암 몰드 내에 통합되어 있는 열원이나 가열 유체를 전달하는 덕트에 의해 국부적인 선택 방식으로 가열되는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성은 성형되는 피가공물로부터 방출되는 열을 상당히 줄일 수 있도록 하며, 이에 따라 열간 성형하는 중에 강 소재의 유동 특성을 개선시키게 된다.
전술한 다수의 구성들 또는 본 발명에 따른 전술한 모든 구성들을 상호 조합한 구성도 본 발명의 범위에 속하게 된다.
본 발명에 의하면, 암 몰드의 드로잉 모서리 영역의 열전도율이 신뢰성 있으면서도 상대적으로 간편한 방식으로 감소될 수 있으며, 이에 따라 피가공물의 유동 특성이 개선되어 형상이 복잡한 제품도 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 성형 툴의 일부분에 대한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 또 다른 성형 툴의 일부분에 대한 단면도이다.
도 3은 드로잉 모서리 영역에 배치되는 도금층을 구비하며, 상대적으로 열전도율이 낮은 드로잉 모서리를 포함하는, 본 발명에 따른 성형 툴의 일부분에 대한 단면도이다.
도 4 및 도 7은 드로잉 모서리 영역에 덧붙임 용접으로 부착되며, 상대적으로 열전도율이 낮은 소재를 구비하는 드로잉 모서리를 포함하는 본 발명에 따른 성형 툴의 일부분에 대한 단면도이다.
도 5, 도 6 및 도 8은 드로잉 모서리 영역 내에 배치되며, 상대적으로 열전도율이 낮은 인서트부가 배치된 드로잉 모서리를 포함하는 본 발명에 따른 성형 툴의 일부분에 대한 단면도이다.
이하에서 다수의 실시형태들을 설명하는 개략적인 도면들을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 강판 특히 아연도금 강판의 판상 또는 예비성형된 피가공물(1)을 열간 성형하고, 프레스 경화하는 냉각식 성형 툴의 일부분을 각각 도시하고 있다. 도면부호 2는 성형 툴의 펀치를 나타내고, 도면부호 3은 성형 툴의 암 몰드(단조 다이)를 나타낸다. 또한, 도 1 및/또는 도 2에 도시된 성형 툴은 성형 공정 중에 암 몰드(3)에 대해 피가공물(1)을 프레스하는 블랭크 홀더를 선택적으로 구비할 수 있다. 그렇지만, 본 발명에 따른 성형 툴은 블랭크 홀더를 배제하는 것이 바람직하다.
암 몰드(단조 다이)(3)는 피가공물(1)이 성형되거나 딥드로잉 되는 중에 펀치(2)가 안쪽으로 들어오는 캐비티(4)를 구비한다. 도 1 및 도 2 모두는 피가공물(1)이 성형 툴 내에서 성형되도록 성형 툴이 폐쇄되어 있는 상태를 도시하고 있다.
냉각 유체가 통과하는 냉각 덕트(미도시)가 펀치(2) 및/또는 암 몰드(3) 내에서 성형 툴의 성형면 근처에 제공된다. 성형할 피가공물(1)이 개방되어 있는 성형 툴 내로 도입되기 전 초기에 성형 툴은 목표 온도, 바람직하게는 오스테나이트화 온도보다 높은 온도로 가열되고, 그런 다음 냉각된 성형 툴에서 성형 및 담금질된다.
성형 중에 피가공물(1)의 유동 특성, 효과를 개선하거나 응력 및/또는 변형을 줄이기 위해, 성형 공정이 시작되기 전에, 가열된 판상 또는 예비성형된 피가공물(1)의 온도는 가능하면 높게 유지되는 것이 바람직하다. 일례로, 이는 선택된 가열 온도의 레벨 및/또는 짧은 트랜스퍼 시간, 즉 일례로 연속로인 가열장치(미도시)와 성형 공정의 시작부 사이에서 취급되는 시간을 짧게 하는 것에 의해 영향을 받을 수 있다.
본 발명에 따른 성형 툴은 열전달 계수를 최적화한다는 점에 특징이 있다. 열전달 계수를 최적화함으로써, (일례로 아연도금 강 블랭크인) 가열된 피가공물(1)이 성형 툴 내에 자리잡고 성형되는 중에, 피가공물(1)이 국부적으로 지나치게 급속 냉각되는 것이 방지된다. 본 발명에 따르면, 적어도 암 몰드(3)의 열전달 계수가 최적화된다. 이를 위해, 암 몰드(3)는 양(positive)의 다이 반경으로 획정되는 드로잉 모서리부에 소재-결합 방식(material-uniting manner)으로 소재가 코팅되며, 및/또는 암 몰드(3)에서 드로잉 모서리부에 인접하며, 상기 피가공물이 열간 성형 및 프레스 경화되는 중에 피가공물과 직접 접촉하는 부분(3.1)의 열전도율보다 적어도 10 W/(m*K) 낮은 열전도율을 갖는 적어도 하나의 인서트부(5)가 암 몰드(3)에 제공된다. 이와 관련하여, 담금질 공정(프레스 경화)이 종료된 후 성형된 부품(피가공물)(1) 내에 완전히 마르텐사이트 조직이 생성되도록 하기 위해, 상대적으로 열전도율이 낮은 수단이 제공되는 반면, 본 발명에 따라 구성되며 드로잉 모서리 영역에 의해 영향을 받는 피가공물 영역은, 피가공물(1) 내에 크랙이 발생되지 않도록 하거나, 크랙 깊이가 작아지도록 경도가 낮아지되 그 경도 저하는 요구되는 최소 경도 범위에는 속해야 한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 드로잉 모서리 영역 내에 부착된 소재(6) (도 3 참조) 또는 드로잉 모서리 영역에 배치되는 인서트부(5)에서 피가공물(1)과 마주하는 표면의 너비(transverse dimension)는, 드로잉 모서리(7)에 걸쳐 연장되며, 상기 암 몰드(3)의 양의 다이 반경의 1.6 내지 10배 범위에 속하게 된다.
도 1 및 도 2에 도시되어 있는 실시형태에서, 암 몰드(3)는 양의 다이 반경으로 규정되는 드로잉 모서링 영역에 적어도 하나의 인서트부(5)를 구비하며, 상기 인서트부(5)의 열전도율은 40 W/(m*K) 미만인 것이 바람직하며, 30 W/(m*K) 미만이면 보다 바람직하다. 상기 적어도 하나의 인서트부(5)는 링 또는 스트립 형상으로 구성되며, 암 몰드(3)의 드로잉 모서리 영역 내에 형성되는 리세스(3.2) 내에 삽입된다.
도 3 내지 도 8은 본 발명에 따른 성형 틀, 바람직하기로는 암 몰드(3)의 또 다른 실시형태를 개략적으로 보여주고 있다.
도 3에 도시되어 있는 실시형태에서, 열간 성형 및 프레스 경화에 사용되는 암 몰드(3)에서 양의 다이 반경으로 획정되는 드로잉 모서리 영역에는 상대적으로 열전도율이 낮은 소재(6)가 코팅된다. 소재(코팅재)(6)는 예컨대 산화 알루미늄 또는 산화 지르코늄인 세라믹인 것이 바람직하다. 상기 드로잉 모서리 영역은 예컨대 화염 용사, 특히 분말 화염 용사 또는 와이어 화염 용사, 또는 아크 용사 또는 플라즈마 용사 중 선택되는 방식으로 코팅될 수 있다.
드로잉 모서리(7)에 걸쳐 연장되는 코팅(6)의 너비는, 예를 들어 암 몰드(3)의 양의 다이 반경의 1.6배 내지 4배, 바람직하게는 1.6배 내지 2배이다. 코팅(6)은 암 몰드(3)의 인접 표면(3.1)과 동일 면상에 있거나, 인접 표면(3.1)에 대해 일례로 약 0.25㎜ 내지 0.5㎜ 또는 그 이상으로 약간 돌출될 수 있다.
도 4에 도시되어 있는 실시형태에서, 열간 성형 및 프레스 경화에 사용되는 암 몰드(3)에서 양의 다이 반경으로 획정되는 드로잉 모서리 영역에는 덧붙임 용접에 의해 형성되며 상대적으로 열전도율이 낮은 소재 부착부(6')가 제공된다. 덧붙임 용접을 하기 전에, 예컨대 암 몰드(3)의 드로잉 모서리 영역 내를 기계 가공하여 드로잉 모서리 위를 횡단하여 연장하는 요부(3.3)를 형성한다. 그런 다음, 덧붙임 용접으로 상대적으로 열전도율이 낮은 소재(6')를 상기 요부(리세스)(3.3) 내에 배치한다. 상기 부착된 소재(6')는 일례로 크롬강, 티타늄 또는 X5CrNi18-10의 고합금강일 수 있으며, 이들 소재의 열전도율은 대략 30 W/(m*K)이거나 30 W/(m*K) 미만이다. 덧붙임 용접법으로 드로잉 모서리 영역에 부착된 소재(6')를 부착한 다음, 암 몰드(3)의 표면(3.1)과 실질적으로 높이가 동일하게 되거나, 암 몰드(3)의 표면(3.1)보다 약간 돌출하도록 밀링 또는 그리인딩한다.
도 5에 도시되어 있는 암 몰드(3) 부분은 실질적으로 도 1에 도시되어 있는 실시형태에 대응된다. 도 1에 도시되어 있는 실시형태 외에, 상대적으로 열전도율이 낮은 스트립상의 인서트부(5)가 암 몰드(3)의 드로잉 모서리 영역 내에 배치된다. 인서트부(5)는 일례로 세라믹, 바람직하기로는 산화알루미늄(Al2O3) 또는 산화지르코늄으로 이루어진다. 드로잉 모서리 영역을 형성하는 인서트부(5)의 외각부는 암 몰드(3)의 표면(3.1)과 실질적으로 동일한 높이로 종결된다.
도 5는 가열된 피가공물의 열 손실을 줄이기 위한 또 다른 옵션 또는 대안을 보여주고 있다. 이러한 선택적인 또는 추가적인 옵션은 열원 또는 가열 유체를 전달하는 덕트(8)를 암 몰드(3) 내에 통합시키는 것을 포함하며, 이에 의해 암 몰드(3)의 드로잉 모서리 영역은 국부적으로 선택하는 방식으로 가열될 수 있게 된다. 또 다른 바람직한 실시형태는 예컨대 하나 또는 그 이상의 전기 가열선 형태의 열원 또는 가열 유체를 전달하는 덕트(8)가, 드로잉 모서리 영역을 형성하는 인서트부(5) 내에 통합되는 것을 제공한다.
도 6에 도시되어 있는 실시형태는, 인서트부(5)와 암 몰드(3) 사이에 단열층(9)이 배치된다는 점에서 도 1, 도 2 및 도 5에 도시되어 있는 실시형태와 상이하다. 단열층(9)은 하나 또는 그 이상의 층으로 구성되며, 예컨대 플라스틱 소재 및/또는 광물 섬유로 이루어진다.
도 7에 도시되어 있는 실시형태에서, 열간 성형 및 프레스 경화에 사용되는 암 몰드(3)의 드로잉 모서리 영역에는 덧붙임 용접에 의해 생성되며 상대적으로 열전도율이 낮은 소재 부착부(6')가 제공된다. 그러나, 도 4에 도시되어 있는 실시형태와는 달리, 소재 부착부(6')는 암 몰드(3)의 내부 주변부에 비해 돌출하거나, 암 몰드(3)의 캐비티(4)와 접하는 주위면에 비해 돌출하는 돌출부(6.1)를 구비하도록 구성된다. 상대적으로 열전도율이 낮은 소재로 이루어진 국부 돌출부(6.1) 또는 국부 돌부(elevation)에 의해, 가열된 피가공물(1)로부터 배출되는 열의 양이 감소되게 된다. 상기 소재 부착부(6') 외에, 암 몰드(3) 내에 열원 또는 열 유체를 전달하는 덕트(8)를 통합시킬 수 있으며, 이에 의해 암 몰드(3)의 드로잉 모서리 영역이 국부적으로 선택되는 방식으로 가열될 수 있다.
도 8에 도시되어 있는 실시형태는, 인서트부(5)가 암 몰드(3)의 캐비티(4)의 내부 주변부에 비해 또는 캐비티(4)에 결합되어 있는 주변 표면에 비해 돌출하는 돌출부(5.1)를 구비한다는 점에서, 도 6에 도시되어 있는 실시형태와 상이하다. 이와 관련하여, 도면부호 9는 인서트부(5)와 암 몰드(3) 사이에 배치되는 단열층을 지시한다.
본 발명의 구현은 위에 기재하고 있는 실시형태들 및/또는 도면에 도시되어 있는 실시형태들로 한정되지 않는다. 실제, 상기 실시형태들과 다른 형태로 첨부되어 있는 청구항에 기재되어 있는 본 발명을 사용할 수 있으며, 본 발명이 다양하게 변형되거나 변조될 수 있다. 따라서, 일례로 열전달 계수를 최적화하기 위해 열전도율이 낮은 수단(5, 5.1, 6, 6', 및/또는 9)이 추가의 펀치 및/또는 블랭크 홀더에 선택적으로 제공될 수 있다.

Claims (14)

  1. 판상 또는 예비성형된 강판 피가공물(1), 특히 아연도금 강판 피가공물(1)을 오스테나이트화 온도보다 높은 온도로 가열한 후, 적어도 하나의 펀치(2) 및 적어도 하나의 암 몰드(3)를 구비하는 냉각된 성형 툴 내에서 성형 및 담금질하여, 피가공물(1)을 열간 성형 및 프레스 경화하는 방법에 있어서,
    열간 성형 및 프레스 경화용으로 사용되는 암 몰드(3)에는 양의 다이 반경으로 획정되는 드로잉 모서리 영역에 소재-결합 방식으로 소재(6, 6')가 코팅되거나 및/또는 피가공물을 열간 성형 및 프레스 경화할 때에 상기 피가공물(1)과 접촉하며 상기 드로잉 모서리 영역에 인접하는 암 몰드(3)의 부분(3.1)의 열전도율보다 적어도 10 W/(m*K) 낮은 열전도율을 갖는 적어도 하나의 인서트부(5)가 제공되며, 상기 드로잉 모서리 영역 내에 부착되는 소재(6, 6') 또는 드로잉 모서리 영역에 배치되는 인서트부(5)에서 상기 피가공물(1)과 마주하는 표면의 너비는 드로잉 모서리(7)에 걸쳐 연장되되 상기 암 몰드(3)의 양의 반경의 1.6배 내지 10배 범위에 속하는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    드로잉 모서리 영역에 배치되는 인서트부(5) 또는 부착 소재(6, 6')의 열전도율은 40 W/(m*K) 미만, 바람직하게는 30 W/(m*K) 미만인 것을 특징으로 하는, 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인서트부(5)는 스트립 형태로 구성되며, 상기 암 몰드(3)의 코너 영역 내에 형성되는 리세스(3.2) 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인서트부(5)와 상기 암 몰드(3) 사이에 단열층(9)이 배치되는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인서트부(5)는 상기 암 몰드(3)의 내부 주변부에 비해 및/또는 상기 암 몰드(3)의 캐비티(4)와 인접하는 주변면(3.1)에 비해 돌출하는 돌출부(5.1)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 암 몰드(3)의 드로잉 모서리 영역 내에 부착되는 소재(6')는 덧붙임 용접으로 상기 암 몰드(3)에 부착되는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 암 몰드(3)의 드로잉 모서리 영역이 상기 암 몰드 내에 통합되어 있는 열원 또는 가열 유체를 전달하는 덕트(8)에 의해 국부적인 선택 방식으로 가열되는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 방법.
  8. 적어도 하나의 펀치(2) 및 상기 펀치와 연계되는 암 몰드(3)를 구비하되, 상기 펀치(2) 및/또는 암 몰드(3)는 냉각 유체를 전달하는 냉각 덕트를 구비하며, 판상 또는 예비성형된 강판 피가공물(1), 특히 아연도금 강판 피가공물(1)을 열간 성형 및 프레스 경화하는 장치에 있어서,
    상기 암 몰드(3)에서 양의 다이 반경으로 획정되는 드로잉 모서리 영역에 소재-결합 방식으로 소재(6, 6')가 코팅되거나 및/또는 피가공물을 열간 성형 및 프레스 경화할 때에 상기 피가공물(1)과 접촉하며 상기 드로잉 모서리 영역에 인접하는 암 몰드(3)의 부분(3.1)의 열전도율보다 적어도 10 W/(m*K) 낮은 열전도율을 갖는 적어도 하나의 인서트부(5)가 제공되며, 상기 드로잉 모서리 영역 내에 부착되는 소재(6, 6') 또는 드로잉 모서리 영역에 배치되는 인서트부(5)에서 상기 피가공물(1)과 마주하는 표면의 너비는 드로잉 모서리(7)에 걸쳐 연장되되 상기 암 몰드(3)의 양의 반경의 1.6배 내지 10배 범위에 속하는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    드로잉 모서리 영역에 배치되는 인서트부(5) 또는 부착 소재(6, 6')의 열전도율은 40 W/(m*K) 미만, 바람직하게는 30 W/(m*K) 미만인 것을 특징으로 하는, 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인서트부(5)는 스트립 형태로 구성되며, 상기 암 몰드(3)의 코너 영역 내에 형성되는 리세스(3.2) 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 장치.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인서트부(5)와 상기 암 몰드(3) 사이에 단열층(9)이 배치되는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 장치.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인서트부(5)는 상기 암 몰드(3)의 내부 주변부에 비해 및/또는 상기 암 몰드(3)의 캐비티(4)와 인접하는 주변면(3.1)에 비해 돌출하는 돌출부(5.1)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 장치.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 암 몰드(3)의 드로잉 모서리 영역 내에 부착되는 소재(6')는 덧붙임 용접으로 상기 암 몰드(3)에 부착되는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 장치.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 암 몰드(3)의 드로잉 모서리 영역이 상기 암 몰드 내에 통합되어 있는 열원 또는 가열 유체를 전달하는 덕트(8)에 의해 국부적인 선택 방식으로 가열되는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 열간 성형 및 프레스 경화 장치.
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