KR20160077453A - 면강성 강화 소재 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 소재의 바깥면에 인장방향의 잔류 응력을 부여하여 면강성을 향상시키는 면강성 강화 소재 제조방법을 제공하는 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 면강성 강화 소재 제조방법은 대상물에 결합할 소재의 형태를 성형하는 제1성형단계; 상기 소재가 상기 대상물에 결합될 때 상기 소재의 결합부에 최종 결합 형상인 포지티브 변형이 형성되도록 상기 소재의 결합부에 네거티브 변형을 형성하는 제2성형단계;를 포함한다.

Description

면강성 강화 소재 제조방법 {IMPROVED STIFFNESS PANEL MANUFACTURING MATHOD}

본 발명은 면강성 강화 소재 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잔류응력을 활용하여 소재의 면강성을 강화시킨 소재를 제조하는데 활용되는 면강성 강화 소재 제조방법에 관한 것이다.

근래에는 화석연료의 점차적인 고갈이 우려되고 있고, 환경오염의 심화 및 안전규제 강화에 따라 차량 등에 사용되는 각종 부재에 대한 요구조건이 지속적으로 강화되고 있다. 이러한 요구조건의 강화에 따라 대부분의 자동차사들은 연비향상을 보편적인 목표로 추구하고 있으며, 이를 위해 차체의 경량화가 필연적으로 요구되고 있다. 또한, 충돌안전법규의 강화에 따라 차체의 충돌안정성 또한 향상되어야 하는 상황이다.

이와 같이, 차체의 경량화와 충돌 안정성 확보라는 모순적인 두가지 목표를 모두 이루기 위해서는 AHSS(Advanced High Strength Steel)와 같은 고강도강의 차체 적용이 필수적으로 요구된다.

이러한 요구에 따라 최근 자동차사들은 차체 충돌부재 뿐만 아니라 외판부재(도어 아우터, 후드, 펜더 등)에도 항복강도가 490MPa급 강종인 490DP(Dual Phase) 강과 같은 AHSS의 적용이 검토되고 있다.

AHSS는 일반강에 대비하여 항복응력이 높기 때문에 박물재를 적용해도 동등수준 이상의 내덴트성을 확보할 수 있다.

하지만, 면강성은 탄성영역에서의 변형이고, 철강재는 강도에 무관하게 같은 탄성계수를 지니므로, AHSS를 적용해도 일반강보다 높은 면강성을 확보할 수 없다. 따라서, AHSS를 적용한 경량(박물) 외판부품의 제작에 어려움이 있다.

본 발명의 일 실시예는 소재의 바깥면에 인장방향의 잔류 응력을 부여하여 면강성을 향상시키는 면강성 강화 소재 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 면강성 강화 소재 제조방법은 대상물에 결합할 소재의 형태를 성형하는 제1성형단계; 상기 소재가 상기 대상물에 결합될 때 상기 소재의 결합부에 최종 결합 형상인 포지티브 변형이 형성되도록 상기 소재의 결합부에 네거티브 변형을 형성하는 제2성형단계;를 포함한다.

또한, 상기 제2성형단계에서 상기 포지티브 변형은 상기 소재가 상기 대상물에 결합될 때 상기 소재의 바깥면에 인장응력이 발생하며 잔류응력이 형성되도록 바깥쪽으로 볼록하게 변형된 형상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재가 차체 등의 대상물에 결합되는 과정에서 소재에 인장력이 발생할 수 있으며, 이에 따라 발생된 인장력에 의해 소재의 바깥면에 잔류응력이 형성되며 면강성을 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 면강성 강화 소재 제조방법에 의해 제조된 소재의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 면강성 강화 소재 제조방법에 의해 제조된 소재의 단면도.
도 3은 본 실시예에 따른 면강성 강화 소재 제조방법에 의해 제조된 소재가 대상물에 결합되며 형성되는 잔류응력을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 면강성 강화 소재 제조방법에 의해 제조된 소재를 대상물에 결합한 상태의 단면도.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 1은 본 실시예에 따른 면강성 강화 소재 제조방법에 의해 제조된 소재의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 면강성 강화 소재 제조방법에 의해 제조된 소재의 단면도이다.

도 1과 도 2를 참고하면, 본 실시예의 면강성 강화 소재 제조방법은 제1성형단계와, 제2성형단계를 포함할 수 있으며, 대상물(20)에 결합되는 소재(10)의 면강성이 강화되도록 소재(10)를 제조하는 방법이다.

여기서, 제1성형단계는 대상물(20)에 결합할 소재(10)의 형태를 성형하는 단계이다.

즉, 제1성형단계는 대상물(20)에 결합할 소재(10)의 전체적인 외형을 형성할 수 있다. 예컨대, 제1성형단계에서 대상물(20)은 차체일 수 있으며, 소재(10)는 차체에 결합되는 도어 아우터, 후드, 펜더 등의 부품일 수 있다.

또한, 제1성형단계는 소재(10), 예컨대 도어아우터, 후드, 펜더 등의 전체적인 외관을 성형할 수 있으며, 적어도 일측에는 대상물(20)인 차체 등에 결합되기 위한 결합부(12)를 성형할 수 있다. 일례로, 결합부(12)는 플랜지(flange)형태로 제공될 수 있으며, 소재(10)의 하단 측면에서 외곽으로 연장된 평면부를 갖도록 제공될 수 있다.

한편, 제2성형단계는 소재(10)에 잔류응력을 형성하여 전체적인 면강성이 강화되도록 성형하는 단계이다.

제2성형단계는 소재(10)가 대상물(20)에 결합될 때 소재(10)에 최종 결합 형상인 포지티브(positive) 변형이 형성되도록 소재(10)에 네거티브(nagative) 변형을 형성하는 단계이다.

여기서 포지티브 변형은, 소재(10)가 대상물(20)에 결합될 때 소재(10)의 바깥면에 인장응력이 발생하며 잔류응력이 형성되도록 바깥쪽으로 볼록하게 변형된 형상으로, 소재(10)가 대상물(20)에 결합된 최종 상태의 형상이다.

도 3은 본 실시예에 따른 면강성 강화 소재 제조방법에 의해 제조된 소재가 대상물에 결합되며 형성되는 잔류응력을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 면강성 강화 소재(10) 제조방법에 의해 제조된 소재를 대상물에 결합한 상태의 단면도이다.

도 3과 도 4를 참고하면, 포티지브 변형(d)이 발생한 소재(10)는 대상물(20)에 결합된 상태에서 바깥쪽에서 안쪽으로 외력에 대한 탄성저항도인 면강성이 강화될 수 있다.

즉, 도 3을 참고하면, 포지티브 변형(d)이 발생한 소재(10)는 바깥쪽이 볼록한 형태로 변형된 상태로, 이러한 소재(10)에는 전체적으로 잔류응력이 형성됨을 알 수 있다. 또한, 소재(10)에 형성된 잔류응력은 소재(10)의 면부분을 긴장시키게 되며, 이러한 긴장에 이해 전체적인 강성이 증가될 수 있다.

이를 위해, 본 실시예에서 제2성형단계는 소재(10)가 대상물(20)에 결합되기 전에 네거티브 변형된 상태로 형성되도록 성형할 수 있다.

네거티브 변형은, 소재(10)가 대상물(20)에 결합되기 전, 즉 소재(10)에 외력이 작용하지 않은 상태에서 포지티브 변형이 발생하는 반대방향으로 변형된 형상을 포함할 수 있다.

소재(10)는 소재(10)가 대상물(20)에 결합되기 전에는 면부분에 잔류응력 및 이에 따른 긴장이 발생하지 않으며, 이에 따라 소재(10)의 면부분은 평평하거나, 안쪽으로 볼록한 형태로 변형된 상태일 수 있다.

또한, 소재(10)는 대상물(20)에 결합되는 결합부(12), 즉 단부의 플랜지 부분이 대상물(20)인 차체와 결합되는 방향의 반대 방향으로 소정 각도(α) 벌어지도록 성형될 수 있다.

일례로, 본 실시예에서 소재(10)의 결합부(12)인 플랜지 부분이 대상물(20), 예컨대 차체에 대해 경사진 각도(α)는 적어도 10도로 벌어지도록 경사지게 변형될 수 있다. 이때, 소재(10)가 대상물(20)과 벌어진 각도(α)가 10도 미만일 경우, 변형량이 면부분으로 충분히 전달되지 않을 수 있고, 이에 면부분에서 일부, 예컨대 중앙부에는 필요충분한 잔류응력이 형성되지 않을 수 있다.

본 실시예에서 소재(10)는 차체에 결합되는 외관 부분인 도어 아우터, 후드, 펜더 등의 부품일 수 있으며, 이러한 부품은 외부로부터 전달되는 충격이 1차적으로 전달되는 부분으로, 소재(10)의 면강성이 강화됨에 따라 전체적인 강도를 향상시킬 수 있다.

더불어, 소재(10)의 면강성이 강화됨에 따라 동일한 두께에서 강도의 증가를 기대할 수 있고, 소재(10)의 강도를 저하시키지 않은 상태에서 소재(10)의 두께를 감소할 수 있어 전체적인 경량화도 가능하다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 면강성 강화 소재(10) 제조방법에 의해 제조되는 소재(10)는 소재(10)는 두께 및 강도가 최적의 조합으로 설계됨에 따라 강도의 향상 및 경량화를 동시에 만족할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

10: 소재 12: 결합부
20: 대상물

Claims (4)

1. 대상물에 결합할 소재의 형태를 성형하는 제1성형단계;
   상기 소재가 상기 대상물에 결합될 때 상기 소재에 최종 결합 형상인 포지티브 변형이 형성되도록 상기 소재에 네거티브 변형을 형성하는 제2성형단계;
   를 포함하는 면강성 강화 소재 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2성형단계에서 상기 포지티브 변형은 상기 소재가 상기 대상물에 결합될 때 상기 소재의 바깥면에 인장응력이 발생하며 잔류응력이 형성되도록 바깥쪽으로 볼록하게 변형된 형상을 포함하는 면강성 강화 소재 제조방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제2성형단계에서 상기 네거티브 변형은 상기 소재에 외력이 가해지지 않은 상태에서 상기 포지티브 변형이 발생하는 반대방향으로 변형된 형상을 포함하는 면강성 강화 소재 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제2성형단계는 상기 소재의 결합부가 상기 대상물과 결합되는 방향의 반대 방향으로 벌어지도록 성형되는 면강성 강화 소재 제조방법.
   
   

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