KR20160076365A - 강도구배부를 갖는 hpf 성형품 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블랭크를 가열, 성형 및 냉각하여 HPF 성형품을 제조함에 있어서, 일부 영역은 단일 고강도부가 되도록 하고, 측면 충돌 하중에 노출되는 부분에 강도구배가 형성되도록 함으로써, 굽힘 충돌 하중에 노출되더라도 균열의 발생이 억제되기에 충분한 변형이 발생하고, 굽힘 충격 에너지의 흡수량을 높여 충격 에너지 흡수능을 극대화시킬 수 있는 강도구배부를 갖는 HPF 성형품 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

강도구배부를 갖는 HPF 성형품 및 그 제조방법{Hot Press Formed Part Having Strength-gradient and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 강도구배부를 갖는 HPF 성형품 및 그 제조방법에 관한 것이다.

열간 프레스 성형(HPF: hot press form)은 프레스 가공 전에 블랭크 전체를 A_C3 수준으로 가열한다. 이때, 가열된 블랭크는 수 초 이내로 프레스 공간으로 이송되며, 이송된 블랭크는 프레스로 성형된 후 금형 내에서 바로 냉각된다.

이러한 열간 프레스 성형 기술로 제조된 부품은 통상적인 냉연 고강도 제품보다 더 높은 1500MPa 이상의 인장 강도를 확보할 수 있다. 또한, 상기 공정은 고온에서 성형하고 닫힌 금형 내에서 급냉각하므로 고강도강의 문제점인 파단 발생 및 형상 후 변형을 동시에 해결할 수 있다.

한편, 센터 필러와 같은 측면 구조 부재는 충돌시 승객의 안정성을 확보하기 위하여, 높은 강도와 함께 굽힘 충돌 에너지의 흡수능이 우수해야 한다.

그러나, 열간 프레스 성형으로 제조된 부품은 연신률이 10% 미만으로 매우 낮기 때문에, 부품이 측면에서 충돌 하중을 받게 되면 크랙이 쉽게 발생하며 충격 에너지의 흡수능이 급격히 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 충돌 에너지가 가해지는 부분의 재질을 저강도/고연신으로 하는 기술이 제시되고 있다. 상기의 방법으로는 예컨대 Patchwork(패치워크), 이종강도 TWB(Tailor Welded Blank: 맞춤형 재단용접)의 적용, 차등가열 방법 및 차등냉각 방법 등이 있다.

그러나, 상기의 Patchwork 및 TWB와 같은 기술은 강도 천이부가 없거나 있다 하더라도 매우 좁기 때문에 항상 온전한 저강도부 영역이 충돌 하중에 노출되는 문제점이 있었다.

또한, 기존의 차등가열 방법 및 차등냉각 방법은, 10~30mm 정도의 강도 천이영역이 존재하지만 충돌 하중의 대부분이 저강도부 영역에 전달되도록 제품이 설계되는 문제점이 있었다.

예컨대, 도 1의 HPF 성형품(10)은 고강도부(11)로 이루어지며 이 중 일부에 저강도부(12)가 배치된 구조로서, 측면 충돌(F)에 노출될 경우 저강도부(12)의 변형이 발생하여 성형품(10)의 균열은 방지되지만 충돌 에너지의 흡수능이 낮은 문제점이 있었다.

또한, 도 2의 HPF 성형품(10')은 고강도부로만 이루어진 것으로서, 측면 충돌(F)에 노출될 경우 충돌 에너지의 흡수량은 앞서 도 1의 HPF 성형품(10)에 비해 높지만 충돌 에너지의 침투 깊이가 깊어서 제품에 균열(C)이 발생하기 쉬운 문제점이 있었다.

국내공개특허 제2014-0006483호

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 측면에서의 굽힘 충돌 하중에 노출되어도 균열의 발생이 억제되기에 충분한 변형이 발생되며, 굽힘 충돌 에너지의 흡수능이 우수한 강도구배부를 갖는 HPF 성형품을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 면에 의하면, 굽힘 충돌시 충돌 하중이 강도구배 영역에 가해지도록 부품 내 영역별 위치를 설계하여, 측면 충돌시 균열이 방지되기에 충분한 변형이 이루어지면서, 굽힘 충격 에너지의 흡수능을 향상시킬 수 있는 강도구배부를 갖는 HPF 성형품의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 단일 강도를 갖는 고강도부와, 상기 고강도부와 연결되어 있는 강도구배부를 포함하고, 상기 강도구배부는 상기 고강도부와 접한 부분에서 상기 고강도부의 강도와 동일한 강도를 갖고, 상기 고강도부에서 멀어질수록 상기 고강도부의 강도에 비해 점차적으로 낮은 강도를 갖는 강도구배부를 갖는 HPF 성형품을 제공한다.

상기 고강도부의 인장강도는 바람직하게 1200MPa 이상일 수 있으며, 상기 강도구배부의 최저 인장강도는 바람직하게 1000MPa 이하일 수 있다.

상기 강도구배부는 바람직하게 강도변화의 기울기가 50MPa/mm 이하일 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 블랭크를 가열, 성형 및 냉각하여 HPF 성형품을 제조하는 방법으로서, 상기 블랭크 가열 시, 상기 블랭크의 일부 영역은 균일한 온도로 가열하고, 상기 일부 영역 이외의 나머지 영역은, 상기 일부 영역과 접하는 부분은 상기 일부 영역의 온도와 동일한 온도로 가열하고, 상기 일부 영역에서 멀어질수록 상기 일부 영역의 온도에 비해 점차적으로 낮은 온도로 차등 가열하는 강도구배부를 갖는 HPF 성형품 제조방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 블랭크의 일부 영역은 초기 온도가 A_C3 이상, 1000℃ 이하의 범위가 되도록 가열하여 고강도부를 형성하고, 상기 일부 영역 이외의 나머지 영역은 상기 고강도부의 가열 온도에서 상기 강도구배부의 최저 온도까지 연속적으로 변하는 온도 프로파일을 갖도록 가열하여 강도구배부를 형성할 수 있다.

이때, 상기 강도구배부의 최저 온도는 바람직하게 600℃ 이상, A_C3 이하일 수 있다.

일 예로서, 상기 블랭크를 차등 가열하는 방법은, 상기 블랭크를 분위기 가열 장치를 이용하여 가열하되, 강도구배가 필요한 일부 영역에 대류에 의한 직접적인 열 차단을 실시하는 방법일 수 있다.

이때, 상기 대류에 의한 직접적인 열 차단 방법은, 상기 블랭크의 강도구배가 필요한 일부 영역에 세라믹 단열블록을 접촉시키는 방법일 수 있다.

다른 예로서, 상기 대류에 의한 직접적인 열 차단 방법은, 상기 블랭크의 강도구배가 필요한 일부 영역에 표면 방사율 제어용 코팅을 실시하는 방법일 수 있다.

일 예로서, 상기 블랭크를 차등 가열하는 방법은, 상기 블랭크에 다수의 적외선/근적외선 램프를 조사하여 가열하되, 강도구배가 필요한 일부 영역에 조사되는 램프의 에너지 파워를 차등적으로 제어하는 방법일 수 있다.

일 예로서, 상기 블랭크를 차등 가열하는 방법은, 상기 블랭크를 다수의 전극에 의한 통전으로 가열하되, 강도구배가 필요한 일부 영역에 배치된 전극의 전류 량을 차등적으로 제어하여 열에너지를 조절하는 방법일 수 있다.

덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 단일 부품에 고강도 영역과 강도구배 영역이 공존함으로써, 측면 충돌시 강도구배 영역의 충분한 변형 및 충격 에너지의 흡수를 통하여, 제품의 크랙 발생을 억제하고 충격 에너지의 흡수능을 극대화 시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 저강도부를 갖는 HPF 성형품에서 굽힘 충돌이 가해지는 것을 나타낸 모식도이다.
도 2는 종래의 고강도부로만 이루어진 HPF 성형품에서 굽힘 충돌이 가해지는 것을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스 차등가열 성형방법을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도부 및 강도구배부를 포함하는 HPF 성형품을 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 HPF 성형품의 강도 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스 차등가열 성형방법에서 초기온도 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 열간 프레스 차등가열 성형방법 중 가열단계 종료 시점에서 온도 프로파일을 부여하는 일 실시예로서 분위기 가열 퍼니스를 이용한 방법을 나타낸 모식도이다.
도 8은 본 발명의 열간 프레스 차등가열 성형방법 중 가열단계 종료 시점에서 온도 프로파일을 부여하는 다른 실시예로서 적외선/근적외선 조사를 이용한 방법을 나타낸 모식도이다.
도 9는 본 발명의 열간 프레스 차등가열 성형방법 중 가열단계 종료 시점에서 온도 프로파일을 부여하는 또 다른 실시예로서 통전을 이용하는 방법을 나타낸 모식도이다.
도 10은 도 1 및 도 2의 비교예들과 도 4의 실시 예에 따른 성형품에서 굽힘 충돌이 가해지는 영역의 강도 수준에 따른 충돌 특성의 전산해석 결과를 각각 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 일 측면인 강도구배부를 갖는 HPF 성형품(열간 프레스 성형품: hot press formed part)에 대해서 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열간 프레스 차등가열 성형방법을 나타낸 모식도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고강도부 및 강도구배부를 포함하는 HPF 성형품을 나타낸 모식도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예의 열간 프레스 차등가열 성형방법은, 먼저 소재를 절단하여 블랭크(110)를 마련한다. 이때, 상기 블랭크(110)의 소재는 비도금강판 또는 도금강판 모두 적용이 가능하다.

상기 비도금강판 또는 도금강판은, 예컨대 모재성분으로서 중량%로 C: 0.1~0.4%, Si: 1.5% 이하, Mn: 3.0%이하, Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 포함하는 것이 바람직하다.

다음으로, 차등가열장치(200)를 이용하여 절단된 블랭크(110)에 원하는 초기온도 프로파일이 만들어지도록 영역별로 차등가열을 실시한다.

차등가열을 적용하는 경우 열간 프레스 성형 후 제품을 전체적으로 빠르게 냉각한다. 이때, 냉각 방법은 그 종류를 특별히 한정하지 않으며, 본 발명의 기술분야에서 강판을 냉각할 수 있는 방식이면 어느 것이든 적용이 가능하다.

상기 냉각 방법은, 일례로서 냉각수에 의해 200℃ 이하의 온도로 유지되는 금형과의 접촉에 의한 냉각방식, 압축공기 분사에 의한 냉각방식, 및 냉매와 직접 접촉에 의한 냉각방식 등이 있다.

다음으로, 차등 가열된 블랭크(110)를 열간 성형 프레스(300)로 이송한 후, 열간 성형 프레스(300)를 이용하여 원하는 형태로 성형한다.

다음으로, 성형된 블랭크(110)를 냉각설비(400)에서 냉각시켜 도 4의 고강도부(A) 및 강도 구배부(B)를 포함하는 성형품(100)을 제조한다. 이때, 냉각설비(400)는 예컨대 열간 성형 프레스(300)를 그대로 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 HPF 성형품의 강도 프로파일을 나타낸 그래프이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예의 성형품(100)의 바람직한 강도 조합은 고강도부(A)의 인장강도가 1200MPa 이상일 수 있으며, 강도구배부(B)의 최저 인장강도는 1000MPa 이하일 수 있다. 고강도부(A)의 인장강도가 1200MPa 미만이면 측면 충돌 시 부품의 지지력이 부족할 수 있으며, 강도구배부(B)의 인장강도가 1000MPa를 초과하면 연성이 부족하여 충돌 시 부품이 파손되는 문제점이 생길 수 있다. 도 5에 나타난 바와 같이, 예컨대 성형품(100)의 고강도부(A)의 인장강도는 1500MPa일 수 있으며, 강도구배부(B)의 최저 인장강도는 600MPa일 수 있다.

또한, 강도구배부의 강도변화의 기울기는 50MPa/mm 이하인 것이 바람직하다. 상기 강도변화의 기울기가 50MPa/mm를 초과하게 되면 강도구배부(B)의 영역이 좁아져서 충돌시 에너지 흡수량이 부족해지고 부품이 파손되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 성형품(100)은 고강도부(A)가 끝나는 부분(111)에서 강도구배부(B)가 끝나는 부분까지 인장강도가 연속적으로 감소되는데, 감소 거동은 가속/선형/감속 모두 충돌 에너지의 흡수 측면에서 허용된다.

본 실시 예는, 측면 충돌시(F) 강도구배부(B)의 지지 하중이 크고 변형이 용이하여 성형품(100)의 충돌 에너지 흡수 량이 높고 크랙(crack)을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열간 프레스 차등가열 성형방법에서 초기온도 프로파일을 나타낸 그래프로서 블랭크(110)의 가열이 종료된 시점의 초기온도 프로파일을 나타낸 것이다.

도 6을 참조하면, 예컨대 고강도부(A)는 초기온도가 A_C3 온도(850 내지 1,000℃) 이상, 1000℃ 이하의 범위가 되도록 가열될 수 있다. 이때, 고강도부(A)의 최저온도는 가열 후 미세조직이 모두 오스테나이트 상이 되도록 하기 위하여 A_C3 온도보다 높게 설정해야 한다. 또한, 고강도부(A)의 최고온도는 비도금재의 과도한 표면산화와 도금재의 도금층 휘발을 방지하기 위하여 1000℃ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

강도구배부(B)는 고강도부(A)의 가열 온도에서 강도구배부(B)의 최저 온도까지 연속적으로 변하는 온도 프로파일을 갖도록 가열할 수 있으며, 예컨대 강도구배부(B)의 초기온도가 600℃ 이상, A_C3 온도 이하의 범위가 되도록 가열할 수 있다. 이때, 강도구배부(B)의 최저온도는 강도구배부(B) 전체에서 동일한 강도를 갖는 영역의 발생을 최소화하기 위해 A_C1 수준으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 성형품(100)의 고강도부(A)가 끝나는 부분(111)에서 강도구배부(B)가 끝나는 부분까지의 온도는 연속적으로 감소하며, 감소 거동은 가속/선형/감속 모두 충돌 에너지의 흡수 측면에서 허용된다.

한편, 열간 프레스 성형전 판재에, 상기의 예시와 같은 온도 프로파일을 부여하는 방법은, 예컨대 분위기 가열 퍼니스를 이용하는 가열 방법, 적외선/근적외선 램프의 복사에 의한 가열방법, 다수의 전극을 이용한 직접 통전에 의한 가열 방법 등이 있다.

도 7은 본 발명의 열간 프레스 차등가열 성형방법 중 가열단계 종료 시점에서 온도 프로파일을 부여하는 일 실시 예로서 분위기 가열 퍼니스를 이용한 방법을 나타낸 모식도이다.

도 7을 참조하면, 상기 분위기 가열 퍼니스를 이용한 방법은, 블랭크(110)를 분위기 가열 퍼니스 등의 분위기 가열 장치(51)로 가열하면서 강도 구배가 필요한 일부 영역에 대류에 의한 직접적인 열 전달을 차단시키는 방법이다.

위와 같이 분위기 가열 장치(51)를 이용하여 블랭크(110)의 일부 영역에 직접적으로 열 전달을 차단시킬 경우, 자체적으로 고온부에서 저온부로 열 전달이 이루어지며, 이때 블랭크(110)의 위치에 따라 그 양에 순차적인 구배를 가지게 되어 본 발명에서 원하는 온도 프로파일을 얻을 수 있다.

또한, 이러한 대류에 의한 직접적인 열 전달 차단 방법은, 예컨대 세라믹 단열 블록의 접촉이나 표면 방사율 제어용 코팅 등의 방법이 가능하다. 이때, 상기의 표면 방사율을 다르게 하는 방법은 강판의 원하는 영역에 세라믹 도료를 칠하거나 코팅하는 등의 방법을 통해 실시될 수 있다.

또한, 상기 세라믹 도료는 필요에 따라 흑색부터 백색까지 다양한 도료가 적용될 수 있으며, 예컨대 윤활 특성이 우수한 도료를 사용할 경우 열간 성형시 마찰을 저감하여 제품의 성형성을 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.

도 8은 본 발명의 열간 프레스 차등가열 성형방법 중 가열단계 종료 시점에서 온도 프로파일을 부여하는 다른 실시 예로서 적외선/근적외선 조사를 이용한 방법을 나타낸 모식도이다.

도 8을 참조하면, 상기 적외선/근적외선 조사를 이용한 방법은, 다수의 적외선/근적외선 램프(52)를 이용하여 블랭크(110)에 열에너지를 조사하여 가열하면서 고강도부와 강도구배부에 램프의 에너지 파워를 차등적으로 제어하는 방법이다. 이때, 도 8에서 화살표의 길이는 램프 파워의 상대적인 세기를 나타낸다.

이때, 고강도부에 대한 적외선/근적외선 램프(52)의 조사량은 모재의 재질특성, 두께, 그리고 표면 도금 종류에 따라 결정될 수 있다. 또한, 이 조사량을 100% 기준으로 하여 강도구배부에 대한 조사량이 결정될 수 있다.

또한, 강도구배부의 최저온도를 A_C1 이하인 700℃로 설정할 경우 강도구배부의 끝단의 조사량은 고온부의 최대값 대비 50~70% 범위가 바람직하다. 예컨대, 강도구배부의 최대 조사량은 100%로 설정할 수 있으며, 최저 조사량은 50~70%로 설정할 수 있으며, 강도가 변하는 부분의 조사량은 연속적으로 감소하도록 설정할 수 있다.

위와 같이 이 램프에 의한 복사에너지로 블랭크(110)를 가열하는 경우, 1.5mm 판재 기준 승온 속도가 30~100℃/초이며, 앞서 설명한 분위기 가열 퍼니스 방식의 3~5℃/초 대비 승온 속도가 10~20배 정도 빠른 효과가 있다.

이렇게 승온 속도를 빠르게 하면 재질이 확보될 수 있는 한도 내에서 도금층의 합금화 및 표면 산화물의 발생을 최소화할 수 있기 때문에 예를 들어 내식성 향상, 용접성 향상, 가공 크랙 방지 및 후 표면 연마공정을 생략하는 등의 다양한 측면에서 유리한 이점이 있다.

도 9는 본 발명의 열간 프레스 차등가열 성형방법 중 가열단계 종료 시점에서 온도 프로파일을 부여하는 또 다른 실시 예로서 통전을 이용하는 방법을 나타낸 모식도이다.

도 9를 참조하면, 상기 통전을 이용한 방법은, 블랭크(110)를 다수의 전극(53, 54)에 의한 통전으로 가열하되 고강도부와 강도구배부에 배치된 각 전극을 통해 부가되는 전류의 양을 해당하는 각 전극(53, 54)마다 차등적으로 제어하는 방법이다. 도 9에서 서로 연결된 전극(53)과 전극(54) 사이의 선의 길이는 전류 량의 상대적 크기를 나타낸다.

이때, 통전 전류의 양은 고강도부의 값을 100% 기준으로 하여 강도구배부의 통전량을 결정할 수 있다. 이러한 통전 전류의 양은 온도 실측 값을 바탕으로 피드백 제어가 되므로 상대적 비율로 한정하기 어렵지만, 예컨대 강도구배부의 최저 온도를 700℃로 가정할 경우 강도구배부의 끝단의 통전 량은 70~100%로 설정할 수 있으며, 강도가 변하는 부분에서는 연속적으로 감소하도록 설정할 수 있다.

이러한 통전 가열방식은 열간 프레스 성형에 적용된 여러 가열방식 중 매우 빠른 승온 속도인 100℃/초 이상의 승온 속도가 가능한 이점이 있다. 또한, 가열장치가 프레스와 공간적으로 분리되어 있을 필요가 없이 프레스 내에서 가열한 후 바로 성형할 수 있기 때문에 이송 과정이 필요 없는 이점이 있다.

한편, 전류는 본질적으로 균일하게 흐르지 않기 때문에 형상이 급격히 변하거나 통전 량이 달라지는 경우 전류의 균일성을 확보하기 어렵다. 따라서, 상기의 전극(53, 54)을 이용한 통전 방식에서는, 블랭크(110)의 여러 영역을 동시에 가열하는 것 보다는 통전량이 다른 영역을 각각 순서대로 가열하는 것이 바람직하다.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.

다만, 하기의 실시 예는 예시를 통하여 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다.

본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

도 10은 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 성형품인 비교 예 1 및 비교 예 2와, 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 성형폼에서 굽힘 충돌이 가해지는 영역의 강도 수준에 따른 충돌 특성의 전산 해석 결과를 각각 나타낸 그래프이다.

도 10을 참조하면, 비교 예 1, 비교 예 2 및 실시 예 각각에 대해 280kg의 하중과, 8m/s의 속도로 충돌이 가해진다고 가정했을 때 전산 해석으로 얻어진 충돌 에너지의 침투 깊이와 충돌 에너지의 흡수 량을 알 수 있다.

도 10에 따르면, 일부의 저강도부를 갖는 비교 예 1의 경우, 충돌 에너지의 흡수량은 낮은 반면에, 충돌 에너지의 침투 깊이는 상대적으로 매우 높게 나타났다. 이 경우 부품의 파단은 방지할 수 있지만 에너지 흡수량이 낮아서 충돌 하중을 지지하지 못할 수 있다.

또한, 고강도부로만 이루어진 비교 예 2의 경우 높은 강도로 인해 비교 예 1에 비해 충돌 에너지의 흡수량이 높지만 이는 균열이 발생하지 않는다고 가정한 해석결과이며, 실험적으로 볼 때는 연성 부족으로 균열이 발생하여 충돌 에너지의 흡수량도 낮을 것으로 예상된다

그러나, 강도구배부를 가지는 실시예의 경우, 충돌 에너지의 흡수량은 비교 예 2의 경우와 유사하면서도 충돌 에너지의 침투 깊이는 비교 예 2 보다 높게 나타나 상반되는 두 특성, 즉 충돌 에너지의 침투 깊이와 충돌 에너지의 흡수량이 가장 조화를 잘 이룰 수 있으며, 이에 충돌시 크랙 방지에 가장 효과적임을 알 수 있다.

이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

51 ; 분위기 가열 장치
52 ; 적외선/근적외선 램프
53, 54 ; 전극
100 ; 성형품
110 ; 블랭크
200 ; 차등가열장치
300 ; 성형 프레스
400 ; 냉각설비

Claims (11)

1. 단일 강도를 갖는 고강도부와 상기 고강도부와 연결되어 있는 강도구배부를 포함하고,
   상기 강도구배부는 상기 고강도부와 접한 부분에서 상기 고강도부의 강도와 동일한 강도를 갖고, 상기 고강도부에서 멀어질수록 상기 고강도부의 강도에 비해 점차적으로 낮은 강도를 갖는 강도구배부를 갖는 HPF 성형품.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 고강도부의 인장강도는 1200MPa 이상이며, 상기 강도구배부의 최저 인장강도는 1000MPa 이하인 강도구배부를 갖는 HPF 성형품.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 강도구배부는 강도변화의 기울기가 50MPa/mm 이하인 강도구배부를 갖는 HPF 성형품.
   
4. 블랭크를 가열, 성형 및 냉각하여 HPF 성형품을 제조하는 방법으로서,
   상기 블랭크 가열 시, 상기 블랭크의 일부 영역은 균일한 온도로 가열하고,
   상기 일부 영역 이외의 나머지 영역은, 상기 일부 영역과 접하는 부분은 상기 일부 영역의 온도와 동일한 온도로 가열하고, 상기 일부 영역에서 멀어질수록 상기 일부 영역의 온도에 비해 점차적으로 낮은 온도로 차등 가열하는 강도구배부를 갖는 HPF 성형품 제조방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 블랭크의 일부 영역은 초기 온도가 A_C3 이상, 1000℃ 이하의 범위가 되도록 가열하여 고강도부를 형성하고,
   상기 일부 영역 이외의 나머지 영역은 상기 고강도부의 가열 온도에서 강도구배부의 최저 온도까지 연속적으로 변하는 온도 프로파일을 갖도록 가열하여 강도구배부를 형성하는 강도구배부를 갖는 HPF 성형품 제조방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 강도구배부의 최저 온도가 600℃ 이상, A_C3 이하인 강도구배부를 갖는 HPF 성형품 제조방법.
   
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 블랭크를 차등 가열하는 방법은, 상기 블랭크를 분위기 가열 장치를 이용하여 가열하되, 강도구배가 필요한 일부 영역에 대류에 의한 직접적인 열 차단을 실시하는 방법인 강도구배부를 갖는 HPF 성형품 제조방법.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 대류에 의한 직접적인 열 차단 방법은, 상기 블랭크의 강도구배가 필요한 일부 영역에 세라믹 단열블록을 접촉시키는 방법인 강도구배부를 갖는 HPF 성형품 제조방법.
   
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 대류에 의한 직접적인 열 차단 방법은, 상기 블랭크의 강도구배가 필요한 일부 영역에 표면 방사율 제어용 코팅을 실시하는 방법인 강도구배부를 갖는 HPF 성형품 제조방법.
   
10. 청구항 4에 있어서,
    상기 블랭크를 차등 가열하는 방법은, 상기 블랭크에 다수의 적외선/근적외선 램프를 이용하여 열에너지를 조사하여 가열하되, 강도구배가 필요한 일부 영역에 조사되는 램프의 에너지 파워를 차등적으로 제어하는 방법인 강도구배부를 갖는 HPF 성형품 제조방법.
    
11. 청구항 4에 있어서,
    상기 블랭크를 차등 가열하는 방법은, 상기 블랭크를 다수의 전극에 의한 통전으로 가열하되, 강도구배가 필요한 일부 영역에 배치된 전극의 전류 량을 차등적으로 제어하여 열에너지를 조절하는 방법인 강도구배부를 갖는 HPF 성형품 제조방법.

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