KR20160078564A - 클래드판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클래드판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 이 클래드판은 복수의 관통공이 형성된 금속의 코어재; 및 이 코어재의 적어도 일측에 접합된 판재를 포함하여서, 예컨대 자동차의 외판용으로 사용될 수 있도록 외부 충격에 견디고 용접이 가능한 경량화된 클래드판을 제공할 수 있게 된다.

Description

클래드판 및 그 제조방법{Clad plate and method for manufacturing same}

본 발명은 클래드판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 예컨대 자동차의 외판용으로 사용될 수 있는 경량의 클래드판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

클래드판은 2가지 이상의 금속재료를 압연 등의 방법으로 접합시켜 일체화한 적층형의 복합재료로 정의된다. 이러한 클래드판은 다양한 재료를 적절히 조합하여 사용함으로써 소재의 성능을 극대화할 수 있고 고가의 소재를 절약할 수 있으므로 경제적으로도 큰 장점이 있기 때문에, 재료들의 조합이 점차 다양해지고 있으며 적용 분야도 확대되고 있다.

한편, 자동차 제조사는 연비의 향상을 위해 차체의 경량화를 꾸준히 추진하고 있다. 특히, 외판의 경우에 그 재질을 연강에서 고강도강으로 대체함으로써, 외판의 두께를 감소시키고 이로 인해 차체의 무게를 낮출 수 있다. 차체의 무게를 더욱 줄이기 위해 비중이 가벼운 알루미늄이나 탄소복합체 등을 적용할 수도 있으나. 비용이 상승하는 등의 단점이 있다.

철강재를 차체의 소재로 적용하는 경우에, 재질의 고강도화 및 소재의 두께 감소를 통해 차체의 경량화는 가능하지만 두께를 어느 한계 이상으로 줄이는 것은 외부 충격에 견디는 덴트 저항성 등이 저하되기 때문에 불가능하다.

이러한 경량화와 덴트 특성을 만족시키기 위해 양측 철강재 사이에 폴리머 코어를 사용한 샌드위치 강판이 개발되었으나, 폴리머 코어로 인해 용접을 할 수 없어서, 자동차의 차체를 위한 소재로 적용되기가 쉽지 않다.

이에 본 발명은 예컨대 자동차의 외판용으로 사용될 수 있도록 경량화를 달성하면서 외부 충격에 견디고 용접이 가능한 클래드판 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다.

본 발명에 따른 클래드판은, 복수의 관통공이 형성된 금속의 코어재; 및 상기 코어재의 적어도 일측에 접합된 금속의 판재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 클래드판의 제조방법은, 복수의 관통공이 형성된 금속의 코어재를 준비하는 공정; 및 상기 코어재의 적어도 일측에 금속의 판재를 접합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 예컨대 자동차의 외판용으로 사용될 수 있도록 외부 충격에 견디고 용접이 가능한 경량화된 클래드판을 제공할 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 클래드판을 일부 절개하여 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 클래드판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 클래드판을 일부 절개하여 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 클래드판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 클래드판은, 복수의 관통공(12)이 형성된 금속의 코어재(10); 및 이 코어재의 적어도 일측에 접합된 금속의 판재(20)를 포함하고 있다.

코어재(10)로는 성형성과 연신율이 우수한 예컨대 200계 또는 300계 스테인리스강, 고망간 TWIP(TWin Induced Plasticity)강 등으로 된 금속판을 적용하여 클래드판의 성형 한계를 크게 높일 수 있다. 하지만, 코어재의 재질은 반드시 이에 한정되지 않으며, 성형 가능한 다른 임의의 금속으로 될 수 있다.

이러한 코어재(10)에는 복수의 관통공(12)이 형성되어 있는데, 클래드판을 구성하는 데에 필요한 사용면적 대비 관통공의 면적율은 대략 50 ~ 80%이다. 가장 바람직하기로, 관통공의 면적율은 대략 66 ~ 67%이다.

이때, 관통공의 면적율이 50% 미만이면 무게의 절감 효과가 떨어지게 된다. 보다 구체적으로, 본 발명의 클래드판은 외부 충격에 견딜 수 있도록 두께는 늘리더라도 복수의 관통공(12)을 통해 무게를 줄이는 데에 특징이 있는바, 관통공의 면적율이 낮으면 두께의 증가에 따른 무게의 증가분을 상쇄할 수 없게 된다.

반면에, 관통공의 면적율이 80%를 초과하면 성형 중 관통공을 가진 코어재(10)에 변형이 집중되어 파단이 용이하게 발생할 우려가 있다.

관통공(12)들 사이의 간격은 외부 충격을 견딜 수 있고 무게의 절감 효과를 획득하기에 적절한 거리로 선택될 수 있다. 또, 관통공의 단면 형상 및 배열 관계는 특별히 한정되지 않는다.

선택적으로, 복수의 관통공(12)을 가진 코어재(10)에는 도금층이 형성될 수 있다. 이러한 도금층(미도시)은 코어재(10)와 이 코어재의 적어도 일측에 접합되는 판재(20) 사이의 결합력을 향상시키기 위한 것이다.

예를 들어, 코어재(10)와 판재(20)가 철강재인 경우에, 도금층은 알루미늄 등으로 이루어질 수 있다. 이때, 도금층은 대략 60 ~ 100㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.

이렇게 구성된 코어재(10)의 일측 또는 양측에 판재(20)가 접합된다. 판재로는 예컨대 연강 등과 같은 재질의 금속판이 적용될 수 있다. 코어재의 양측으로 판재가 접합되는 경우에, 양측의 판재()는 서로 동일한 두께를 갖는 것이 좋으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

전술한 구성을 가진 본 발명의 클래드판은 단판으로 된 소재보다 두께는 증가하지만 복수의 관통공을 통해 무게를 절감하게 됨으로써 경량화를 달성하게 될 뿐만 아니라, 금속의 코어재 및 판재를 구비함으로써 외부 충격에 견디고 용접이 가능하게 되는 장점을 갖는다.

이하에서는 본 발명에 따른 클래드판의 제조방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 클래드판의 제조방법은, 복수의 관통공(12)이 형성된 금속의 코어재(10)를 준비하는 공정; 및 코어재의 적어도 일측에 금속의 판재(20)를 접합하는 공정을 포함하고 있다.

또한, 본 발명에 따른 클래드판의 제조방법은, 접합하는 공정 전에 코어재(10)를 도금하는 공정을 선택적으로 포함할 수 있다.

예를 들어, 코어재(10)와 판재(20)가 철강재인 경우에, 코어재는 알루미늄 등으로 도금될 수 있다. 이를 위한 도금 공정은, 용융 알루미늄을 수용하면서 예컨대 660℃ 이상으로 유지되고 있는 도금욕조에 코어재로 될 강판을 침지시켜, 그 표면에 도금층을 형성할 수 있다.

이러한 도금층은 코어재(10)와 판재(20)의 사이에 개재되어 결합력을 상승시키는 가교의 역할을 수행하게 된다.

이어서, 코어재(10)의 적어도 일측에 금속의 판재(20)를 접합하게 되는데, 이러한 접합 방법에는 폭착 압접법, 압연 접합법 등이 있지만, 비용을 고려하여 압연 접합법으로 접합하는 것이 좋다. 이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 코일로부터 풀려나오는 코어재와 다른 코일로부터 풀려나오는 적어도 하나의 판재는 서로 중첩되게 된다.

한편, 본 발명에 따른 클래드판의 제조방법은, 접합하는 공정 전에 코어재(10)와 판재(20)를 가열하는 공정을 더 포함할 수 있다. 가열수단으로는 특별히 한정하지 않지만, 전자기유도 방식의 가열장치(30)가 가열 온도의 제어에 대한 응답성이 빠르기 때문에, 본 발명의 제조방법을 실시하는 데에 바람직하다.

가열장치(30)에서 코어재(10)와 판재(20)를 대략 200 ~ 500℃의 온도 범위로 가열한 후 코어재와 판재를 함께 압연하게 되는데, 이와 같이 온간 클래딩 압연을 수행하게 됨으로써, 금속간 결합을 유도하여 본 발명의 클랜드판이 강한 결합력을 갖도록 제조할 수 있게 된다.

하지만, 코어재(20)와 판재(10)를 구성하는 재질들 사이의 압연에 의한 결합력이 우수하다면, 전술한 도금하는 공정과 가열하는 공정은 생략될 수 있으며, 이에 따라 코어재와 판재가 냉간에서 압연될 수도 있다.

접합하는 공정에서는 중첩된 코어재(10)와 판재(20)가 압연장치(40)에 의해 클래딩 압연된다. 이로써, 코어재(10)와 판재(20)가 일체로 접합되어 최종 제품인 클래드판으로 형성되게 된다. 압연장치에서는 대략 10 ~ 40%의 압하율로 압연하게 된다.

예를 들어, 0.1t의 두께를 갖는 한 쌍의 판재(20)와 이들 판재 사이에 0.3t의 두께를 갖고 관통공(12)의 면적율이 66.7%인 코어재(10)를 두고서 온간 클래딩 압연으로 접합하는 경우에, 최종의 클래드판은 대략 0.5t에서 0.3t로 두께가 감소되면서 약 40%의 무게 절감의 효과를 얻을 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 코어재 12: 관통공
20: 판재 30: 가열장치
40: 압연장치

Claims (9)

1. 복수의 관통공이 형성된 금속의 코어재; 및
   상기 코어재의 적어도 일측에 접합된 금속의 판재
   를 포함하는 클래드판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 코어재는 스테인리스강 또는 고망간 TWIP(TWin Induced Plasticity)강 중 하나인 것을 특징으로 하는 클래드판.
3. 제1항에 있어서,
   상기 관통공의 면적율은 사용면적 대비 50 ~ 80%인 것을 특징으로 하는 클래드판.
4. 제1항에 있어서,
   상기 코어재는 도금층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드판.
5. 제4항에 있어서,
   상기 코어재와 상기 판재는 철강재이고,
   상기 도금층은 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 클래드판.
6. 복수의 관통공이 형성된 금속의 코어재를 준비하는 공정; 및
   상기 코어재의 적어도 일측에 금속의 판재를 접합하는 공정
   을 포함하는 클래드판의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 접합하는 공정에서는 상기 코어재와 상기 판재를 압연장치에 의해 클래딩 압연하는 것을 특징으로 하는 클래드판의 제조방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 접합하는 공정 전에 상기 코어재를 도금하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드판의 제조방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 접합하는 공정 전에 상기 코어재와 상기 판재를 가열하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드판의 제조방법.

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