KR20180012240A - 프레스 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20180012240A
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cooling
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KR1020177022106A
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곤잘레스 이그나시오 마틴
라지 마누엘 로페즈
사모라 페드로 라야
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오토테크 엔지니어링 에이.아이.이.
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    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching

Abstract

열간 성형된 구조적인 컴포넌트를 제조하기 위한 프레스 시스템이 제공될 수 있다. 시스템은 고정된 하측 바디(2), 이동식 상측 바디(3), 및 고정된 하측 바디(2)에 대한 이동식 상측 바디(3)의 상방 및 하방 프레스 진행을 제공하도록 구성된 메커니즘을 포함한다. 시스템은 국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 갖는 이전에 가열된 블랭크를 냉각시키고 그리고/또는 가열하도록 구성된 냉각/가열 툴(10), 및 블랭크를 드로잉하도록 구성된 프레스 툴(20)을 더 포함하며, 냉각/가열 툴(10)은 상측 메이팅 다이(11) 및 하측 메이팅 다이(12)를 포함하고, 상측 다이(11) 및 하측(12) 다이는 국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 갖는 블랭크의 구역에 대응하는 상이한 온도에서 동작하도록 적응된 2개 이상의 다이 블록을 포함하고, 프레스 툴(20)은 냉각/가열 툴(10)의 다운스트림에 배열된다. 더욱이, 구조적인 컴포넌트를 열간 성형하기 위한 방법이 또한 제공된다.

Description

프레스 시스템 및 방법{PRESS SYSTEMS AND METHODS}
본원은 2015년 3월 9일자로 출원된 유럽 특허 출원 제 EP15382104.6 호에 대해 우선권을 주장한다.
본 개시내용은 열간 성형된(hot formed) 구조적인 컴포넌트를 제조하기 위한 프레스 시스템 및 이를 위한 방법에 관한 것이다.
자동차 산업에서의 중량 감소에 대한 요구는 경량의 재료 또는 컴포넌트, 및 관련된 제조 프로세스 및 툴의 개발 및 구현을 발생시켰다. 중량 감소에 대한 요구는 특히, CO2 배출의 감소의 목적에 의해 추진된다. 탑승자 안전에 대한 증가되는 관심이 또한, 충돌 동안에 차량의 무결성을 개선하는 한편 에너지 흡수를 개선하는 재료의 채택을 필요로 한다.
열간 성형 다이 퀀칭(HFDQ)이라고 알려진 프로세스는, 예컨대 1.500 MPa 또는 2000 MPa 또는 심지어 그 초과의 인장 강도를 갖는 초강력 강(UHSS) 특성을 갖는 스탬핑된 컴포넌트를 생성하기 위해 붕소 강 시트를 사용한다. 강도의 증가는 더 얇은 게이지의 재료가 사용되게 허용하고, 이는 통상적으로 냉간 스탬핑된 연강 컴포넌트에 비해 중량 절감을 발생시킨다.
열간 스탬핑 및 하드닝을 위한 여러 알려진 초강력 강(UHSS)이 존재한다. 블랭크는, 예컨대, 아르셀로미탈(ArcelorMittal)로부터 상업적으로 입수가능한 Usibor®(22MnB5)와 같은, 코팅된 또는 코팅되지 않은 붕소 강으로 제조될 수 있다.
HFDQ 프로세스를 사용하여 제조될 수 있는 전형적인 차량 컴포넌트는, 도어 빔, 범퍼 빔, 크로스/사이드 멤버, A/B 필러 보강재, 및 웨이스트 레일 보강재를 포함한다.
붕소 강의 열간 성형은, 이들의 훌륭한 강도 및 성형성으로 인해, 자동차 산업에서 점점 더 대중적이게 되고 있다. 그에 따라, 연강으로부터 통상적으로 냉각 성형되었던 다수의 구조적인 컴포넌트가 강도에서 상당한 증가를 제공하는 열간 성형된 등가물로 대체되고 있다. 이는 동일한 강도를 유지하면서 재료 두께(그리고 그에 따라 중량)가 감소되게 허용한다. 그러나, 열간 성형된 컴포넌트는 형성 직후의 조건에서 매우 낮은 레벨의 연성 및 에너지 흡수를 제공한다.
컴포넌트의 특정한 영역에서 연성 및 에너지 흡수를 개선하기 위해, 동일한 컴포넌트 내에 더 연질한(softer) 구역을 도입하는 것이 알려져 있다. 이는 요구되는 고 강도를 전반적으로 유지하면서 국부적으로 연성을 개선한다. 특정한 구조적인 컴포넌트가 매우 높은 강도(매우 단단함)를 갖는 구역, 및 증가된 연성(더 연질함)을 갖는 구역을 포함하도록, 특정한 구조적인 컴포넌트의 미세구조 및 기계적인 특성을 국부적으로 조정함으로써, 이들의 전체 에너지 흡수를 개선하고, 충돌 상황 동안에 이들의 구조적인 무결성을 유지하고, 또한 이들의 전체 중량을 감소시키는 것이 가능할 수 있다. 그러한 연질 구역은 또한, 충격 하에서의 컴포넌트의 붕괴의 경우의 운동학적 거동을 유리하게 변화시킬 수 있다.
차량의 구조적인 컴포넌트에서 증가된 연성을 갖는 구역("연질구역")을 생성하는 알려진 방법은 상보적인 상측 및 하측 다이 유닛의 쌍을 포함하는 툴의 제공을 수반하고, 유닛 각각은 별개의 다이 엘리먼트(강 블록)를 갖는다. 열간 성형될 블랭크는, 강도를 감소시키기 위해, 즉, 열간 스탬핑 프로세스를 용이하게 하기 위해, 예컨대 노(furnace) 시스템에 의해, 미리 결정된 온도, 예컨대 오스테나이트화(austenization) 온도 또는 그 초과로 이전에 가열된다.
다이 엘리먼트는 퀀칭 프로세스 동안에 형성되고 있는 부분의 상이한 구역에서 상이한 냉각 속도를 갖고, 그에 따라, 최종 생성물에서 상이한 재료 특성, 예컨대 연질 영역을 발생시키기 위해, 상이한 온도에서 작동하도록 설계될 수 있다. 예컨대, 하나의 다이 엘리먼트는 높은 냉각 속도로 그리고 컴포넌트의 온도를 급속하게 감소시킴으로써, 제조되고 있는 컴포넌트의 대응하는 영역을 퀀칭하도록 냉각될 수 있다. 다른 이웃하는 다이 엘리먼트는 제조되고 있는 컴포넌트의 대응하는 부분이 더 낮은 냉각 속도로 냉각되고, 그에 따라, 그러한 컴포넌트가 다이에서 떠날 때 컴포넌트의 나머지보다 더 높은 온도로 유지되도록 가열될 수 있다.
열간 성형된 엘리먼트를 제조하기 위한 다단계(multistep) 프레스 시스템의 사용이 알려져 있다. 다단계 프레스 시스템은 동시에 블랭크에 대해 상이한 동작을 수행하도록 구성된 복수의 툴을 포함할 수 있다. 그러한 배열에 의해, 복수의 블랭크는 다단계 프레스 시스템을 형성하는 툴을 사용하여, 하나의 행정 동안에, 동시에 상이한 제조 프로세스를 받고, 그에 따라, 시스템의 성능이 증가될 수 있다.
다단계 프레스 시스템은 블랭크를 프레싱하도록 구성된 프레스 툴로 가열된 블랭크를 이송하는 컨베이어 또는 이송 디바이스를 포함할 수 있다. 부가적으로, 열간 성형될 블랭크를 가열 및 연화시키는 노 시스템이 다단계 프레스 머신으로부터 업스트림에 제공될 수 있다. 게다가, 별개의 레이저 프로세스 단계 또는 별개의 절단 툴이 또한 제공될 수 있고, 여기에서, 스탬핑된 블랭크는 프레스 시스템으로부터 방출되고, 제조, 예컨대, 절단 및/또는 트리밍 및/또는 피어싱 및/또는 펀칭되도록, 레이저 프로세스 단계로 또는 별개의 절단 툴로 이송되고 위치된다.
일반적으로, 그러한 시스템에서, 외부 사전-냉각 툴이 열간 성형될 블랭크를 사전에 냉각시키기 위해 사용된다. 블랭크가 냉각되면, 블랭크는 외부 사전-냉각 툴로부터 다단계 프레스 장치 또는 시스템으로 이송된다.
제 WO2011115539 호는 노와 프레스-하드닝 프레스 사이에 제공되는 접촉-냉각 프레스를 설명한다. 블랭크(18)의 미리 선택된 부분이 접촉-냉각되고, 그에 따라, 완성된 생성물의 대응하는 부분이 더 연하게 되고, 더 높은 항복점을 보이게 된다.
본 개시내용은 연질 구역을 생성하도록 구성된 다단계 시스템 및 방법에 개선을 제공하기 위해 시도한다.
제1 실시 형태에서, 열간 성형된 구조적인 컴포넌트를 제조하기 위한 프레스 시스템이 제공될 수 있다. 시스템은 고정된 하측 바디, 이동식(mobile) 상측 바디, 및 고정된 하측 바디에 대한 이동식 상측 바디의 상방 및 하방 프레스 진행을 제공하도록 구성된 메커니즘을 포함한다. 시스템은 국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 갖는 이전에 가열된 블랭크를 냉각시키고 그리고/또는 가열하도록 구성된 냉각/가열 툴; 및 블랭크를 드로잉하도록 구성된 프레스 툴을 더 포함하며, 냉각/가열 툴은 상측 및 하측 메이팅 다이를 포함하고, 각각의 냉각 다이는 사용 시에 블랭크를 향하는 하나 이상의 작업 표면을 포함하는 2개 이상의 다이 블록에 의해 형성되고, 상측 및 하측 다이는 국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 갖는 블랭크의 구역에 대응하는 상이한 온도에서 동작하도록 적응된 2개 이상의 다이 블록을 포함하고, 프레스 툴은 냉각/가열 툴로부터 다운스트림에 배열되고, 상측 및 하측 메이팅 다이를 포함하고, 각각의 프레싱 다이는 사용 시에 블랭크를 향하는 하나 이상의 작업 표면을 포함하고, 상측 프레싱 다이는 상측 바디에 체결되고, 하측 프레싱 다이는 하측 바디에 체결된다. 시스템은 냉각/가열 툴로부터 프레스 툴로 블랭크를 이송하기 위한 블랭크 이송 메커니즘을 더 포함한다.
이러한 실시 형태에 따르면, 국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 갖는 블랭크의 구역("연질 구역")을 생성하도록 적응된 냉각/가열 툴, 및 드로잉 또는 성형 툴이 프레스 시스템에 제공된다.
그러한 냉각/가열 툴에 의해, 선택된 다이 블록이 가열될 수 있고, 그에 따라, 가열된 블록과 접촉하는 영역("연질 구역")에서의 블랭크의 상이한 미세구조 및 기계적인 특성이 변화될 수 있고, 그에 따라, 구역의 연성이 개선될 수 있다.
부가하여, 단일 프레스로의 툴의 통합에 의해, 냉각 툴로부터 드로잉 툴로의 이송 시간이 감소될 수 있고, 그에 따라, 프로세스가 최적화될 수 있고, 생산성이 개선될 수 있는 한편, 제어 하에서 냉각 속도 및 온도가 유지될 수 있다.
제2 실시 형태에서, 블랭크를 가열하고 냉각시키기 위한 방법이 제공될 수 있다. 방법은 제1 실시 형태에 따른 프레스 시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 초강력 강(UHSS)으로 제조된 열간 성형될 블랭크를 제공하는 단계를 더 포함한다. 블랭크가 가열될 수 있다. 프레스 상측 바디는 프레스 메커니즘을 사용하여, 개방된 위치에 위치된다. 그 후에, 블랭크는 냉각/가열 툴 상측 및 하측 메이팅 다이 사이에 배치된다. 블랭크를 프레싱하기 위한 고정된 하측 바디에 대한 최종 요구되는 위치에 도달될 때까지, 상측 다이가 하측 다이를 향하여 이동되도록, 고정된 하측 바디에 대한 이동식 상측 바디의 하방 프레스 진행을 제공함으로써, 블랭크의 적어도 부분이 냉각되고, 이는 국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 갖는 성형될 블랭크의 구역에 대응하는 상이한 온도로 적어도 2개의 다이 블록들이 동작될 수 있는 것을 포함하고, 더 높은 온도의 블록은, 블록의 작업 표면이, 연질 구역이 형성될 블랭크의 부분과 접촉하게 구성되도록, 블랭크에 대하여 배열된다.
본 개시내용의 비-제한적인 예가 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명될 것이다.
도 1은 예에 따른 다단계 프레스 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2a 내지 도 2d는 실시 예에 따른 블랭크를 냉각시키기 위한 방법의 수행 동안에 발생하는 일련의 상황을 개략적으로 도시한다.
도 2e 내지 도 2h는 예에 따른 동일한 블랭크를 드로잉하기 위한 방법의 수행 동안에 발생하는 일련의 상황을 개략적으로 도시한다.
도 2i 내지 도 2l은 예에 따른 동일한 블랭크를 피어싱 및/또는 트리밍하기 위한 방법의 수행 동안에 발생하는 일련의 상황을 개략적으로 도시한다.
도 2m 내지 도 2p는 예에 따른 동일한 블랭크를 추가로 피어싱 및/또는 트리밍하기 위한 방법의 수행 동안에 발생하는 일련의 상황을 개략적으로 도시한다.
도 1은 실시 예에 따른 다단계 프레스 시스템을 개략적으로 도시한다. 시스템(1)은 고정된 하측 바디(2), 이동식 상측 바디(3), 및 고정된 하측 바디(2)에 대한 이동식 상측 바디(3)의 상방 및 하방 프레스 진행을 제공하도록 구성된 메커니즘(미도시)을 포함한다.
고정된 하측 바디(2)는 큰 금속 블록일 수 있다. 이러한 특정한 예에서, 고정된 하측 바디(2)는 정지되어 있을 수 있다. 몇몇 예에서, 고정된 하측 바디(2)에 통합된 다이 쿠션(미도시)이 제공될 수 있다. 쿠션은 블랭크 홀더 힘을 수용 및 제어하도록 구성될 수 있다. 이동식 상측 바디(3)가 또한, 금속의 단단한 일부일 수 있다. 이동식 상측 바디(3)는 행정 사이클(상 및 하 이동)을 제공할 수 있다.
프레스 시스템은 분당 대략 30회의 행정을 수행하도록 구성될 수 있고, 그에 따라, 각각의 행정 사이클은 대략 2 초일 수 있다. 행정 사이클은 추가적인 예에서 상이할 수 있다.
프레스의 메커니즘은 기계적으로, 유압식으로, 또는 서보(servo) 기계적으로 구동될 수 있다. 고정된 하측 바디(2)에 대한 이동식 상측 바디(3)의 진행은 메커니즘에 의해 결정될 수 있다. 이러한 특정한 예에서, 프레스는 서보 기계적인 프레스일 수 있고, 그에 따라, 행정 동안에 일정한 프레스 힘이 제공될 수 있다. 무한 슬라이드(램(ram)) 속도 및 위치 제어가 서보 기계적인 프레스에 제공될 수 있다. 또한, 임의의 슬라이드 위치에서의 프레스 힘의 이용가능성의 우수한 범위가 서보 기계적인 프레스에 제공될 수 있고, 그에 따라, 프레스의 큰 유연성이 달성될 수 있다. 서보 구동 프레스는 금속 성형에서 프로세스 조건 및 생산성을 개선하는 능력을 가질 수 있다. 프레스는 2000 Tn의 프레스 힘을 가질 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 프레스는 기계적인 프레스일 수 있고, 그에 따라, 고정된 하측 바디(2)를 향하는 프레스 힘 진행은 구동 및 힌지 시스템에 따라 좌우될 수 있다. 그에 따라, 기계적인 프레스는 시간 단위당 더 높은 사이클에 도달할 수 있다. 대안적으로, 유압식 프레스가 또한 사용될 수 있다.
블랭크의 이전에 선택된 부분을 냉각시키고 가열하도록 구성된 냉각/가열 툴(10)이 제공될 수 있다. 블랭크는 예컨대 노에서 미리 가열될 수 있다. 냉각/가열 툴(4)은 상측 메이팅 다이(11) 및 하측 메이팅 다이(12)를 포함할 수 있다. 각각의 냉각 툴 상측 다이(11) 및 하측 다이(12)는 2개 이상의 다이 블록(미도시)에 의해 형성될 수 있다. 냉각/가열 툴 상측 다이는 상측 작업 표면(15)을 포함한다. 냉각/가열 툴 하측 다이는 하측 작업 표면(16)을 포함한다. 사용 시에 작업 표면 둘 모두는 열간 성형될 블랭크를 향한다.
다이 블록(상세히 도시되지 않음)은 국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 획득하게 될 블랭크의 구역("연질 구역(soft zone)" 및 "경질 구역(hard zone)")에 대응하는 상이한 온도에서 동작하도록 적응될 수 있다. 더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 다이 블록은 "경질 구역"이 형성될 블랭크의 구역에 대응할 수 있다. 더욱이, 그에 따라, 더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 다이 블록은 "연질 구역"이 형성될 블랭크의 구역에 대응할 수 있다.
연질 구역의 선택은 충돌 실험 또는 시뮬레이션 테스트에 기초할 수 있지만, 연질 구역을 선택하기 위한 몇몇 다른 방법이 가능할 수 있다. 연질 구역 영역은 예컨대 B-필러와 같은 간단한 부분에서 가장 유리한 충돌 거동 또는 더 우수한 흡수를 결정하기 위해 시뮬레이션에 의해 정의될 수 있다.
하측 다이(12)는 하측 바디(2)로부터의 미리 결정된 제1 거리에서의 위치로 하측 다이(12)를 바이어싱하도록 구성된 제1 하측 바이어싱 엘리먼트(13) 및 제2 하측 바이어싱 엘리먼트(14)로 하측 바디(2)에 연결될 수 있다. 예컨대, 바이어싱 엘리먼트는, 예컨대 기계적인 스프링 또는 가스 스프링과 같은 스프링을 포함할 수 있지만, 예컨대 유압식 메커니즘과 같은 몇몇 다른 바이어싱 엘리먼트가 가능할 수 있다. 몇몇 예에서, 단일의 하측 바이어싱 엘리먼트 또는 2개 이상의 바이어싱 엘리먼트가 제공될 수 있다.
몇몇 다른 예(도시되지 않음)에서, 대안적으로 또는 부가적으로, 상측 다이(11)는 상측 바디로부터의 미리 결정된 제2 거리에서의 위치로 상측 다이를 바이어싱하도록 구성된 하나 이상의 상측 바이어싱 엘리먼트로 상측 바디(3)에 연결될 수 있다.
또한 추가적인 예에서, 하측 다이(12)가 하측 바디(2)에 직접적으로 연결될 수 있고, 그리고/또는 상측 다이(11)가 상측 바디(3)에 직접적으로 연결될 수 있으며, 그에 따라, 바이어싱 엘리먼트가 요구되지 않을 수 있다.
상측 및/또는 하측 바이어싱 엘리먼트의 삽입에 의해, 행정 사이클(하측 바디(2)에 대한 이동식 상측 바디(3)의 상 및 하 이동) 동안에, 상측 다이(11)와 하측 다이(12) 사이의 접촉 시간이 조절될 수 있고 증가될 수 있다.
냉각/가열 툴에서의 바이어싱 엘리먼트로 인해, 프레싱 툴(및 다운스트림에 배열된 추가적인 툴)의 프레싱 다이의 접촉 전에, 상측 및 하측 냉각 다이 사이의 접촉이 생성될 수 있다. 따라서, 행정 사이클 동안의 냉각 다이 사이의 접촉 시간이 증가되어, 냉각될 부분을 더 냉각시키는 것을 허용할 수 있다.
냉각 툴의 다이 블록은 더 높은 온도를 달성하기 위해("고온 블록"), 가열 소스, 예컨대 전기 가열기 및/또는 고온 액체를 전도하는 채널을 포함할 수 있다. 예컨대 내부에 배치된 카트리지 가열기와 같은 더 높은 온도에서 동작하도록 다이를 적응시키기 위한 다른 대안이 또한 예견될 수 있다.
부가적으로, 상측 및 하측 다이는 더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 하나 또는 여러 블록("저온 블록")을 포함할 수 있다. 이러한 저온 블록은, 예컨대, 블록에 제공된 채널을 통과하는 공기 및/또는 물과 같은 냉각 액체로 냉각될 수 있다.
부가적으로, 고온 및/또는 저온 블록의 온도를 제어하기 위해, 제어 시스템 및 온도 센서가 냉각/가열 툴(10)에 제공될 수 있다. 센서는 열전대일 수 있다.
각각의 열전대는 미리 정의된 온도에서 동작하는 툴의 구역을 정의할 수 있다. 게다가, 각각의 열전대는 그러한 구역의 온도를 세팅하기 위해, 가열기 또는 가열기의 그룹과 연관될 수 있다.
열전대는 제어 패널과 연관될 수 있다. 따라서, 각각의 가열기, 또는 가열기(또는 냉각 디바이스)의 각각의 그룹은 심지어 동일한 블록 내의 다른 가열기, 또는 가열기의 다른 그룹과 독립적으로 활성화될 수 있다. 따라서, 적합한 소프트웨어 또는 제어 로직을 사용하여, 사용자는 동일한 블록 내의 각각의 구역의 어떤 가열기 전력, 물 유동의 온/오프, 물 유량 등이 자동화된 방식으로 조절될 수 있는지에 기초하여 핵심 변수(온도, 온도 제한)를 세팅하는 것이 가능할 것이다.
게다가, 각각의 다이와 대응하여 배열된 냉각 시스템을 각각 포함하는, 상측 작업 표면(15) 및/또는 하측 작업 표면(16) 반대편의 표면에 위치될 수 있는, 고온 블록의 과열을 회피하도록 구성된 냉각 플레이트(미도시)가 상측 메이팅 다이(11) 및/또는 하측 메이팅 다이(12)에 제공될 수 있다. 냉각 시스템은 냉각/가열 툴의 가열을 회피하거나 또는 적어도 감소시키기 위해, 또는 냉각/가열 툴에 추가의 냉각을 제공하기 위해, 저온 물 또는 임의의 다른 냉각 유체의 순환을 위한 냉각 채널을 포함할 수 있다.
예에서, 툴 상에 블랭크를 적절하게 위치시키도록 구성된, 예컨대 핀 및/또는 가이딩 디바이스와 같은 센터링 엘리먼트가 냉각/가열 툴에 제공될 수 있다. 몇몇 다른 예에서, 블랭크는 블랭크가 센터링되게 하기 위해 예컨대 중력 테이블과 같은 센터링 스테이션에 이전에 위치될 수 있다. 대안적으로, 블랭크는 예컨대 비전 시스템을 사용하여 위치될 수 있다.
본 예에서, 블랭크를 드로잉하도록 구성된 프레스 툴(20)이 또한 제공된다. 프레스 툴(20)은 냉각/가열 툴(10)의 다운스트림에 배열된다. 프레스 툴(20)은 상측 메이팅 다이(21) 및 하측 메이팅 다이(22)를 포함한다.
프레스 툴 상측 다이(21) 및 하측 다이(22)는 국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 궁극적으로 획득하게 될 블랭크의 구역("연질 구역")에 대응하는 상이한 온도에서 동작하도록 적응된 2개 이상의 다이 블록을 포함한다. 블록은 냉각/가열 툴에서 생성되는 대응하는 연질 구역 또는 경질 구역과 대응할 수 있다.
상측 다이 블록은 사용 시에 열간 성형될 블랭크를 향하는 상측 작업 표면(23)을 포함할 수 있다. 하측 다이 블록은 사용 시에 열간 성형될 블랭크를 향하는 하측 작업 표면(24)을 포함할 수 있다.
상측 작업 표면(23) 반대편의 상측 다이의 측은 상측 바디(3)에 체결될 수 있고, 하측 작업 표면(22) 반대편의 하측 다이의 측은 하측 바디(2)에 체결될 수 있다.
상측 다이(21) 및 하측 다이(22)는 더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 하나 또는 여러 블록("저온 블록")을 포함할 수 있다. 이러한 저온 블록은, 예컨대, 블록에 제공된 채널을 통과하는 공기 및/또는 물과 같은 냉각 액체로 냉각될 수 있다.
물 채널에서, 채널에서의 물의 순환의 속도는 높을 수 있고, 그에 따라 물 증발이 회피될 수 있다. 제어 시스템이 추가로 제공될 수 있고, 그에 따라 블록의 온도가 제어될 수 있다.
또한, 상측 다이(21) 및 하측 다이(22)는 더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 하나 또는 여러 블록("고온 블록")을 포함할 수 있다. "고온 블록"은 "고온 블록"의 온도를 제어하기 위해 하나 이상의 전기 가열기 및 온도 센서를 포함할 수 있다. 센서는 열전대일 수 있다. 각각의 열전대는 미리 정의된 온도에서 동작하는 툴의 구역을 정의할 수 있다. 게다가, 각각의 열전대는 그러한 구역의 온도를 세팅하기 위해, 가열기, 또는 가열기의 그룹과 연관될 수 있다. 구역(블록)당 전력의 총량은 가열기를 함께 그룹화하는 용량을 제한할 수 있다.
더 높은 온도에서 적응된 블록의 나머지 구조 및 동작은 냉각/가열 툴에 대해 언급된 바와 동일할 수 있다.
또한, 각각의 다이와 대응하여 배열된 냉각 시스템을 각각 포함하는, 상측 작업 표면(23) 및/또는 하측 작업 표면(22) 반대편의 표면에 위치될 수 있는 냉각 플레이트(미도시)가 상측 메이팅 다이(21) 및/또는 하측 메이팅 다이(22)에 제공될 수 있다. 냉각 시스템은 성형 툴의 가열을 회피하거나 또는 적어도 감소시키기 위해 또는 성형 툴에 추가의 냉각을 제공하기 위해, 저온 물 또는 임의의 다른 냉각 유체의 순환을 위한 냉각 채널을 포함할 수 있다.
예에서, 블랭크를 홀딩하고 하측 다이(22) 상에 블랭크를 위치시키도록 구성된 블랭크 홀더(25)가 프레스 시스템(20)에 제공될 수 있다. 하측 다이(22)로부터의 미리 결정된 거리에서의 위치로 블랭크 홀더를 바이어싱하도록 구성된 하나 이상의 바이어싱 엘리먼트가 또한, 블랭크 홀더에 제공될 수 있다.
트리밍 및/또는 피어싱 동작을 수행하도록 구성된 제1 포스트-동작 툴(30)이 제공될 수 있다. 제1 포스트-동작 툴(30)은 프레스 툴(20)의 다운스트림에 배열될 수 있다. 제1 포스트-동작 툴(30)은 상측 메이팅 다이(32) 및 하측 메이팅 다이(31)를 포함할 수 있다. 제1 포스트-동작 툴 상측 및 하측 메이팅 다이는 업스트림 툴에서 생성 또는 사전-준비된, 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 획득하게 될 블랭크의 구역에 대응하는 상이한 온도에서 동작하도록 적응된 다이 블록을 포함할 수 있다.
상측 작업 표면(33) 반대편의 상측 다이(32)의 측은 상측 바디(3)에 체결될 수 있고, 하측 작업 표면(34) 반대편의 하측 다이(31)의 측은 하측 바디(2)에 체결될 수 있다. 다이는 작업 표면 상에 배열된 하나 이상의 나이프 또는 절단 블레이드(미도시)를 포함할 수 있다.
더 낮은 온도를 달성하도록, 즉, 블랭크에서의 "경질 구역"에 대응하는 다이 블록, "저온 블록"은 또한, 다이의 온도를 제어하기 위해, 하나 이상의 전기 가열기 또는 고온 액체를 전도하는 채널 및 온도 센서를 포함할 수 있다. 센서는 열전대일 수 있다. 몇몇 예에서, 저온 블록에 대응하는 블랭크의 영역("경질 구역")의 온도를 예컨대 200 ℃ 초과와 같은 미리 결정된 온도로 또는 거의 그러한 온도로 유지하는 것이 바람직하다.
200 ℃ 또는 거의 200 ℃에서, 블랭크의 강도는 나이프 또는 절단 블레이드에서의 손상을 회피하기 위한 제한일 수 있는 약 800 MPa일 수 있는 것으로 발견되었다. 제어는 온-오프 제어일 수 있지만, 온도를 유지하기 위한 몇몇 다른 제어가 또한 구현될 수 있다.
이러한 저온 블록은 또한, 예컨대, 블록에 제공된 채널을 통과하는 공기 및/또는 물과 같은 냉각 액체로 냉각될 수 있다.
이러한 예에서, 더 높은 온도를 달성하도록 적응된, 즉, 블랭크에서의 "연질 구역"에 대응하는 블록은 가열 또는 냉각 디바이스를 구현하지 않았을 수 있다. 몇몇 다른 예에서, 이러한 블록은 블록 상에 위치된 이전의 블랭크로 인해 정확한 온도로 이미 예열될 수 있다.
예에서, 블랭크를 홀딩하고 하측 다이(31) 상에 블랭크를 위치시키도록 구성된 블랭크 홀더(미도시)가 제1 포스트-동작 툴(30)에 제공될 수 있다.
고온 블록에 대응하는 블랭크의 영역("연질 구역")의 온도는 650 ℃ 또는 거의 650 ℃의 온도에서 제1 포스트-동작 툴(30)의 동작을 시작시킬 수 있다. 제1 포스트-동작 툴(30)의 동작이 종료되면, 블랭크의 연질 구역에서의 온도는 590 ℃ 또는 거의 590 ℃일 수 있다. 몇몇 예에서, 연질 구역에 대응하여 가열 또는 냉각 디바이스가 구현되지 않을 수 있다.
제2 포스트-동작 툴(40)이 제공될 수 있다. 제2 포스트-동작 툴(40)이 또한, 트리밍 및/또는 피어싱 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 제2 포스트-동작 툴(40)은 제1 포스트-동작 툴(30)의 다운스트림에 배열될 수 있다. 제2 포스트-동작 툴(40)은 상측 메이팅 다이(42) 및 하측 메이팅 다이(41)를 포함할 수 있다. 상측 메이팅 다이(42)는 상측 작업 표면(43)을 포함할 수 있고, 하측 메이팅 다이(41)는 하측 작업 표면(44)을 포함할 수 있다. 사용 시에 작업 표면 둘 모두는 열간 성형될 블랭크를 향할 수 있다. 작업 표면은 편평하지 않을 수 있고, 예컨대, 이들은 돌출 부분 또는 오목부를 포함할 수 있다.
프레스 툴(40)에서의 다이는 열간 성형될 블랭크와 상이한 온도를 가질 수 있고, 그에 따라 팽창이 고려될 수 있다. 이러한 식으로, 다이는 균형을 맞추기 위해 열간 성형될 블랭크보다 2 %만큼 더 길 수 있다.
작업 표면(43) 반대편의 상측 다이(42)의 측은 상측 바디(3)에 체결될 수 있다. 작업 표면(44) 반대편의 하측 다이(41)의 측은 하측 바디(2)에 체결된다.
다이는 작업 표면 상에 배열된 하나 이상의 나이프 또는 절단 블레이드를 포함할 수 있다.
몇몇 예에서, 상측 다이(42)와 하측 다이(41) 사이의 거리를 조정하도록 구성된 조정 디바이스(미도시)가 제공될 수 있다. 이러한 식으로, 각각의 상측 및 하측 다이의 작업 표면을 따라 사용 시에 상측 다이(42)와 하측 다이(41) 사이에 위치된 블랭크가 변형될 수 있는 정도가 조정될 수 있다.
변형시키기 위해(그리고 따라서 블랭크를 교정하기 위해) 상측 다이(42)와 하측 다이(41) 사이의 거리의 조정이 수행되면, 열간 성형된 블랭크의 허용오차가 개선될 수 있다. 몇몇 예에서, 열간 성형될 블랭크는 비-최적화된 두께를 갖는 영역을 가질 수 있고, 예컨대, 일부 다른 부분에서의 두께보다 블랭크의 하나의 부분에서 더 두꺼운 두께를 가질 수 있고, 그에 따라 두께가 최적화되어야 한다.
편평하지 않은 작업 표면의 이러한 배열에 의해, (예컨대, 블랭크에서의 반경 근처의) 작업 표면의 선택된 부분에서의 거리가 비-최적화된 두께를 갖는 영역에서 또는 그 근처에서 조정될 수 있고, 그에 따라, 재료가 변형될 수 있고, 즉, 비-최적화된 두께를 갖는 영역에 인접한 구역으로 유동하도록 강제될 수 있고, 그에 따라, 블랭크를 따라 일정한 두께가 달성될 수 있다.
예에서, 조정 디바이스는 블랭크의 두께를 검출하도록 구성된 센서 시스템에 기초하여 제어될 수 있다.
몇몇 예에서, 블랭크를 홀딩하고 하측 다이(41) 상에 블랭크를 위치시키도록 구성된 블랭크 홀더(미도시)가 제2 포스트-동작 툴(40)에 제공될 수 있다. 하측 다이로부터의 미리 결정된 거리에서의 위치로 블랭크 홀더를 바이어싱하도록 구성된 하나 이상의 바이어싱 엘리먼트가 또한, 블랭크 홀더에 제공될 수 있다.
추가적인 예에서, 더 낮은 또는 더 높은 온도에서 동작하도록 툴의 다이를 적응시키는 다른 방식이 또한 예견될 수 있다.
도면이 실질적으로 정사각형 또는 직사각형 형상을 갖는 다이를 나타내지만, 블록이 임의의 다른 형상을 가질 수 있고, 심지어, 부분적으로 둥근 형상을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
모든 예에서, 온도를 제어하기 위한 온도 센서 및 제어 시스템이 임의의 툴에 제공될 수 있다. 냉각 플레이트, 블랭크 홀더 등이 또한 툴에 제공될 수 있다.
예컨대 복수의 산업용 로봇 또는 컨베이어와 같은 자동 이송 디바이스(미도시)가 또한, 툴 사이의 블랭크의 이송을 수행하기 위해 제공될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 예에 따른 블랭크를 냉각시키기 위한 방법의 수행 동안에 발생하는 일련의 상황을 개략적으로 도시한다. 동일한 참조 번호는 동일한 엘리먼트를 표시한다. 방법은 도 2a 내지 도 2d에 의해 도시되는 일련의 상황을 참조하여 아래에서 설명된다.
단순화를 위해, 각도에 대한 참조가 도 2a(및 추가적인 도면)에 관한 설명에 포함될 수 있다. 각도에 대한 참조는 하측 바디에 대한 상측 바디의 대략적인 위치를 나타내기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 예컨대, 상측 바디가 하측 바디에 대하여 0° 위치에 있는 것은 상측 바디가 하측 바디에 대하여 가장 높은 위치에 있는 것을 나타내고, 180°에 있는 것은 상측 바디가 하측 바디에 대하여 가장 낮은 위치(완전한 접촉 위치)에 있는 것을 나타내는 것으로 참조될 수 있다. 그러면, 360°는 다시, 상측 바디가 가장 높은 위치에 있는 것을 나타낸다.
도 2a에서, 열간 성형될 블랭크(100)는 초강력 강(UHSS)으로 제조될 수 있다. 이러한 특정한 예에서, UHSS는 22MnB5 붕소 강일 수 있지만, 몇몇 다른 붕소 강이 사용될 수 있다. 몇몇 예에서, 22MnB5는 대략 0.23 %의 C, 0.22 %의 Si, 및 0.16 %의 Cr을 함유할 수 있다. 재료는 상이한 비율로 Mn, Al, Ti, B, N, Ni를 더 포함할 수 있다.
사용될 수 있는 강 중 하나인 Usibor®의 조성이 중량 퍼센티지로 아래에서 요약된다(나머지는 철(Fe) 및 불순물이다).
Figure pct00001
그러한 22MnB5 강은 880 ℃ 또는 거의 880 ℃의 Ac3 변태점(오스테나이트 변형점, 이하, "Ac3 포인트라고 지칭됨)을 가질 수 있는 것으로 발견되었다. Ac1(가열 시에 오스테나이트화가 시작되는 제1 온도, 이하, "Ac1 포인트"라고 지칭됨)은 720 ℃ 또는 거의 720 ℃이다. Ms 변형점(마텐사이트(martensite) 시작 온도, 이하, "Ms 포인트"라고 지칭됨)은 410 ℃ 또는 거의 410 ℃일 수 있다. Mf 변형점(마텐사이트 종료 온도, 이하, "Mf 포인트"라고 지칭됨)은 230 ℃ 또는 거의 230 ℃일 수 있다.
블랭크(100)는 예컨대 노와 같은 가열 디바이스(미도시)에서 가열될 수 있다. 이러한 식으로, 블랭크(100)는 Ac3보다 더 높은 온도로 가열될 수 있다. 따라서, 가열은 880 ℃ 초과의 온도로 수행될 수 있다.
블랭크(100)가 요구되는 온도로 가열되면, 블랭크(100)는 냉각/가열 툴(10)로 이송될 수 있다. 이는 예컨대 복수의 산업용 로봇 또는 컨베이어와 같은 자동 이송 디바이스(미도시)에 의해 수행될 수 있다. 몇몇 예에서, 냉각/가열 툴(10)과 노(미도시) 사이에서 블랭크를 이송하기 위한 시간 기간은 2 내지 3 초일 수 있다.
몇몇 예에서, 예컨대 핀 및/또는 가이딩 디바이스를 포함하는 센터링 스테이션이 냉각/가열 툴로부터 업스트림에 제공될 수 있고, 그에 따라, 블랭크가 적절하게 센터링될 수 있다.
냉각/가열 툴의 상측 다이(11) 및 하측 다이(12)는 사용 시에 블랭크를 향하는 하나 이상의 작업 표면을 포함하는 2개 이상의 다이 블록에 의해 형성될 수 있다.
게다가, 상측 다이는 또한, 고온 다이 블록(미도시)을 포함할 수 있다. 고온 다이 블록은 더 높은 온도를 달성하도록 적응되기 위해 가열 소스를 포함할 수 있다("고온 블록").
부가적으로, 상측 및 하측 다이는 하나 또는 여러 "저온" 블록을 포함할 수 있다. 이러한 저온 블록은 블록에 제공된 채널을 통과하는 냉각 공기에 의해, 그리고/또는 저온 물로 냉각될 수 있다.
고온 블록 및 저온 블록의 구조 및 동작은 도 1을 참조하여 언급된 바와 동일할 수 있다.
이러한 배열에 의해, 냉각/가열 툴의 적어도 하나의 다이 블록이 가열될 수 있고, 그에 따라, 가열된 블록과 접촉하는 영역("연질 구역")에서의 블랭크(100)의 상이한 미세구조 및 기계적인 특성이 변화될 수 있다.
이러한 방식으로, 연질 구역은 향상된 연성을 가질 수 있는 한편, 연질 구역 바로 옆의 부분의 강도는 유지될 수 있다. 연질 구역의 미세구조가 변경될 수 있고, 연질 구역에서의 연신율이 증가될 수 있다.
프레스 상측 바디(3)는 프레스 메커니즘을 사용하여 개방된 위치(0° 위치)에 위치될 수 있다. 블랭크(100)는 상측 다이(11)와 하측 다이(12) 사이에 배치될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 예를 들어, 블랭크(100)는 예컨대 Usibor®과 같은, 코팅된 또는 코팅되지 않은 붕소 강으로 제조될 수 있다. 변형 동안에, 블랭크의 부분은, 예컨대 다이 블록 중 일부에 제공된 채널을 통해 저온 물을 통과시킴으로써, 퀀칭될 수 있다. 따라서, 블랭크의 선택된 부분이 다른 부분보다 더 빠르게 냉각됨으로써, 미리 결정된 미세구조를 획득할 수 있다.
몇몇 예에서, 블랭크는 블랭크 홀더 상에 배치될 수 있다. 하측 다이(12)는 제1 하측 바이어싱 엘리먼트(13) 및 제2 하측 바이어싱 엘리먼트(14)를 사용하여 하측 바디(2)에 대하여 미리 결정된 거리로 변위될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 예를 들어, 바이어싱 엘리먼트는 예컨대 기계적인 스프링 또는 가스 스프링과 같은 스프링을 포함할 수 있지만, 예컨대 유압식 메커니즘과 같은 몇몇 다른 바이어싱 엘리먼트가 가능할 수 있다. 유압식 메커니즘은 수동 또는 능동 메커니즘일 수 있다.
이러한 식으로, 하측 다이(12)(및 그에 따라, 하측 다이(12) 상에 위치된 블랭크(100))는 하측 바디(2)로부터의 제1 미리 결정된 위치(하측 다이가 상측 다이에 의해 90° 내지 150°로 접촉될 수 있는 위치)에 위치될 수 있다.
도 2b에서, 프레스가 고정된 하측 바디에 대한 이동식 상측 바디의 하방 프레스 진행으로 도시되고, 그에 따라, 상측 다이(11)가 하측 다이(12)(그리고 그에 따라, 하측 다이 상에 위치된 블랭크)를 향하여 이동될 수 있다.
상측 다이(11)는 제1 미리 결정된 위치(90° 내지 150° 위치)에서 냉각/가열 툴 상측 다이(11)와 냉각/가열 툴 하측 다이(12) 사이에 배치된 블랭크(100)와 접촉할 수 있다.
도 2c에서, 블랭크가 90° 내지 150° 위치에서 접촉되면, 상측 다이(11)는 대응하는 구역에서 블랭크(100)를 냉각시키고 가열하기 시작할 수 있다. 이러한 의미에서, 가열은 반드시, 온도가 더 높은 부분의 온도가 그 초기 온도로부터 실제로 증가되는 것을 의미하는 것이 아니라, 온도가 유지되거나 또는 비교적 낮은 속도로 늦춰지는 것을 의미한다. 블랭크를 프레싱함으로써, 제1 하측 바이어싱 엘리먼트 및 제2 하측 바이어싱 엘리먼트는, 대응하는 구역에서 블랭크(100)를 냉각시키고 가열하기 위한 최종 요구되는 위치(180° 위치)에 도달될 때까지, 변형될 수 있다.
도 2d에서, 최종 요구되는 위치(180° 위치)에 도달되면, 프레스 메커니즘에 의한 상측 바디의 상방 프레스 진행이 제공될 수 있다. 상측 다이와 블랭크 사이의 마지막 접촉은 하측 바디에 대한 상측 바디(그리고 그에 따라, 상측 다이)의 210° 내지 270° 위치에 있을 수 있다. 제 1 하측 바이어싱 엘리먼트(13) 및 제2 하측 바이어싱 엘리먼트(14)는 이들의 원래의 위치로 복귀할 수 있고, 즉, 연장될 수 있다. 이러한 식으로, 블랭크(100)가 상측 다이에 의해 처음으로 접촉된 시간과 최종 접촉, 즉, 블랭크가 가열 및/또는 냉각된 시간은 0.33 내지 1 초일 수 있다.
블랭크(100)가 880 ℃ 초과의 온도로 이전에 가열될 수 있다는 것이 이미 명시되었다. 블랭크는 냉각/가열 툴(10)로 이송될 수 있고, 그에 따라, 이송 시간 동안에, 온도가 750 ℃ 내지 850 ℃로 감소될 수 있다. 이러한 배열에 의해, 블랭크(100)는 블랭크(100)가 750 ℃ 내지 850 ℃의 온도를 가질 때 냉각/가열 툴(10)에 배치될 수 있다. 그 후에, 블랭크는 더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 불록에 대응하는 블랭크의 구역("경질 구역")에서 570 ℃ 또는 거의 570 ℃의 온도로 냉각될 수 있다. 동시에, 블랭크의 부분은 더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 블록에 대응하는 블랭크의 구역("연질 구역")에서 대략 740 ℃의 온도 위로 유지될 수 있다. 이는 경질 구역에 대해 예컨대 500 ℃ 또는 거의 500 ℃의 냉각 속도를 발생시킬 수 있다. 연질 구역에 대한 냉각 속도는 25 ℃/s 미만, 바람직하게는 15 ℃/s 또는 거의 15 ℃/s일 수 있다.
프레스 시스템(3)에 통합된 냉각/가열 툴(10)에 의해, 블랭크의 부분을 냉각시키거나 또는 더 높은 온도로 유지하기 위한(그리고 그에 따라, 연질 구역을 생성하기 위한) 시간이 최적화될 수 있고, 이는 연질 구역을 생성하도록 구성된 외부 냉각/가열 툴로부터 블랭크를 이송하기 위한 선행 기술 시스템으로부터 알려진 바와 같은 추가의 이동이 회피될 수 있기 때문이다. 이는 또한, 시간을 절약할 수 있다. 게다가, 툴 사이의 블랭크의 이동이 제한될 수 있고, 그에 따라, 블랭크의 상이한 부분의 온도 및 냉각 속도가 더 용이하게 제어된다.
도 2e 내지 도 2h는 예에 따른 블랭크를 드로잉하기 위한 방법의 수행 동안에 발생하는 일련의 상황을 개략적으로 도시한다. 동일한 참조 번호는 동일한 엘리먼트를 표시한다. 방법은 도 2e 내지 도 2h에 의해 도시되는 일련의 상황을 참조하여 아래에서 설명된다.
도 2e에서, 상이한 온도에서의 구역이 블랭크(100)에 이미 제공될 수 있고, 그에 따라, 블랭크(100)는 냉각/가열 툴(10)로부터 프레스 툴(20)로 이송될 준비가 될 수 있다. 프레스 툴(20)은 또한, "성형 툴" 또는 "드로잉 툴"이라고 지칭될 수 있다.
이송은 예컨대 복수의 산업용 로봇 또는 컨베이어와 같은 자동 이송 디바이스(미도시)에 의해 수행될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 블랭크는 더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 블록에 대응하는 구역(경질 구역)에서 대략 570 ℃의 온도를 가지면서 이송될 수 있다. 이송 시간으로 인해, 더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 블록에 대응하는 블랭크(100)의 구역은 대략 550 ℃로 냉각될 수 있다. 동시에, 더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 블록에 대응하는 블랭크(100)의 구역(연질 구역)은 냉각 툴에서 빠져나올 때 대략 750 ℃일 수 있다. 다시, 이송 시간으로 인해, 더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 블록에 대응하는 블랭크(100)의 구역은 730 ℃ 또는 거의 730 ℃로 냉각될 수 있다.
블랭크(100)는 블랭크 홀더를 사용하여 프레스 툴의 하측 다이(22) 상에 이송 디바이스에 의해 위치될 수 있다. 몇몇 예에서, 프레스 하측 다이(22)에 대한 블랭크 홀더의 거리는 하나 이상의 바이어싱 엘리먼트를 사용하여 조절될 수 있다.
블랭크(100)가 하측 다이(22) 상으로 이송되거나 또는 위치되는 동안에, 자동 이송 시스템이 냉각/가열 툴(10)에 블랭크(200)를 제공하도록 동작될 수 있다. 결과로서, 냉각/가열 툴(10)은 블랭크(200)를 냉각시키도록 동작을 시작할 수 있다. 이러한 동작은 이전에 명시된 바와 같이 수행될 수 있다. 게다가, 이러한 동작은 프레스 툴(20)의 블랭크(100)에 대한 드로잉 또는 성형 동작과 동시에 수행될 수 있다.
이러한 식으로, 프레스 상측 바디(3)는 다시, 프레스 메커니즘을 사용하여 개방된 위치(0° 위치)에 위치될 수 있다. 블랭크(100)는 프레스 툴 상측 다이(21)와 프레스 툴 하측 다이(22) 사이에 배치될 수 있다.
도 2f에서, 고정된 하측 바디(2)에 대한 이동식 상측 바디(3)의 하방 프레스 진행이 프레스(1)에 제공될 수 있고, 그에 따라, 상측 다이(21)가 하측 다이(22)를 향하여 이동될 수 있다.
이러한 예에서, 상이한 온도에서 동작하도록 적응된 2개 이상의 다이 블록(미도시)이 프레스 툴 상측 다이(21) 및 하측 다이(22)에 제공될 수 있다. 블록은 냉각/가열 툴(10)의 동작 동안에 생성된 상이한 온도를 갖는 블랭크의 구역에 대응할 수 있다. 냉각/가열 툴에서의 블록의 구조 및 동작은 위에서 언급된 바와 동일할 수 있다.
도 2g에서, 상측 다이(21)는 대략 180° 위치에서 프레스 툴 상측 다이(21)와 프레스 툴 하측 다이(22) 사이에 배치된 블랭크(100)와 접촉할 수 있다. 블랭크가 접촉되면, 상측 다이(21)는 블랭크(100)를 프레싱하고 드로잉하기 시작할 수 있다.
도 2h에서, (대략 180°의) 최종 요구되는 위치에 도달되면, 상방 프레스 진행이 제공될 수 있다. 성형 툴의 상측 다이의 작업 표면과 블랭크 사이의 마지막 완전한 접촉(그리고 그에 따라, 드로잉 동작의 종료)은 180° 내지 210° 위치에 있을 수 있다. 블랭크와 블랭크 홀더 사이의 마지막 접촉은 예컨대 210° 내지 270°에 있을 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 냉각 시스템이 프레스 툴에 제공될 수 있다. 냉각 시스템은 제어기에 의해 제어될 수 있고, 그에 따라, 블랭크(100)의 온도가 요구되는 온도로 그리고 선택된 속도로 감소될 수 있다. 프레스 툴(20)의 동작 동안에, 더 낮은 온도에서 동작되는 블록에 대응하는 구역(경질 구역)에서의 블랭크(100)의 온도는 300 ℃ 또는 거의 300 ℃의 온도에 도달될 때가지 감소될 수 있다.
더 낮은 온도에서 동작되는 블록에 대응하는 구역에 최적화된 수의 가열기가 제공될 수 있다. 이러한 식으로, 더 낮은 온도에서 동작되는 블록에 대응하는 구역에서의 블랭크(100)의 온도는 300 ℃ 또는 거의 300 ℃로 유지될 수 있다.
이러한 특정한 예에서, 더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 블록에서 가열기 및/또는 냉각 디바이스가 요구되지 않을 수 있다. 이는 더 높은 온도에서 동작되는 블록이 이전의 블랭크에서의 동작에 의해 가열되었을 수 있고, 그에 따라, 블록이 정확한 온도를 유지할 수 있기 때문이다. 대안적인 예에서, 가열기 및 냉각기가 온도 제어를 위해 제공될 수 있다.
드로잉 프로세스로 인해, 더 높은 온도에서 동작되는 블록에 대응하는 구역에서의 온도는 670 ℃ 또는 거의 670 ℃의 온도에 도달될 때까지 대략 730 ℃로부터 감소될 수 있다.
도 2i 내지 도 2l은 예에 따른 동일한 블랭크를 피어싱 및/또는 트리밍하기 위한 방법의 수행 동안에 발생하는 일련의 상황을 개략적으로 도시한다. 동일한 참조 번호는 동일한 엘리먼트를 표시한다. 방법은 도 2i 내지 도 2l에 의해 도시되는 일련의 상황을 참조하여 아래에서 설명된다.
도 2i에서, 블랭크(100)는 이미 드로잉되었고, 그에 따라, 블랭크(100)는 프레스 툴(20)로부터 제1 포스트-동작 툴(30), 예컨대 피어싱 또는 트리밍 동작 툴로 이송될 준비가 될 수 있다. 이송은 예컨대 복수의 산업용 로봇 또는 컨베이어와 같은 자동 이송 디바이스(미도시)에 의해 수행될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 블랭크(100)는 프레스 툴(20)에서 떠날 수 있고, 블랭크(100)는 (더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 블록에 대응하는 블랭크의 구역에서의) 300 ℃ 또는 거의 300 ℃의 온도로, 그리고 (더 높은 온도에서 동작하도록 적응되는 블록에 대응하는 블랭크의 구역에서의) 670 ℃ 또는 거의 670 ℃의 온도로 이송될 수 있다.
이송 시간으로 인해, 블랭크(100)는 (더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 블록에 대응하는 블랭크의 구역에서) 280 ℃ 또는 거의 280 ℃로, 그리고 (더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 블록에 대응하는 블랭크의 구역에서) 590 ℃ 또는 거의 590 ℃의 온도로 냉각될 수 있고, 그에 따라, 블랭크는 그러한 온도로 제1 포스트-동작 툴에 배치된다. 블랭크(100)는 하측 다이(31) 상에 그리고 하측 다이(31)와 상측 다이(32) 사이에 배치될 수 있다.
더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 블록은 가열 디바이스, 예컨대 가열기 및/또는 고온 유체를 갖는 채널을 포함할 수 있고, 그에 따라, 블랭크의 대응하는 구역에서의 온도가 200 ℃ 위로 유지될 수 있다.
저온 블록에 대응하는 블랭크의 구역의 온도가 200 ℃ 위로 유지되는 것이 바람직하다. 이러한 식으로, 강의 강도는 블레이드에서의 손상을 회피하면서 피어싱 및 트리밍 동작을 수행하기 위한 가능한 최대 강도인 대략 800 MPa로 유지된다.
도 2j에서, 블랭크(100)가 하측 다이(31) 상으로 이송되거나 또는 위치되는 동안에, 자동 이송 시스템이 냉각 스테이션으로부터 프레스 툴(20)로 블랭크(200)를 이송하고, 냉각/가열 툴(10)에 추가적인 블랭크(300)를 제공하도록 동작될 수 있다. 결과로서, 냉각/가열 툴(10)은 위에서 언급된 바와 같이 블랭크(300)를 냉각시키는 동작을 시작할 수 있다. 동시에, 프레스 툴(20)은 위에서 또한 언급된 바와 같이 블랭크(200)를 드로잉하기 위한 동작을 시작할 수 있는 한편, 블랭크(100)는 제1 포스트-동작을 받는다.
프레스 상측 바디(32)는 프레스 메커니즘을 사용하여 개방된 위치(0° 위치)에 위치될 수 있다. 고정된 하측 바디(2)에 대한 이동식 상측 바디(3)의 하방 프레스 진행이 프레스(1)에 제공될 수 있고, 그에 따라, 상측 다이(32)가 하측 다이(31)를 향하여 이동될 수 있다.
도 2k에서, 상측 다이(32)는, (180° 또는 거의 180°의) 최종 요구되는 위치에 도달될 때까지, 프레스 툴 상측 다이(32)와 프레스 툴 하측 다이(31) 사이에 배치된 블랭크(100)와 접촉할 수 있다.
프레스가 블랭크(100)와 접촉하고 있는 동안에, 절단 블레이드 또는 몇몇 다른 절단 엘리먼트를 사용하여 피어싱 동작이 수행될 수 있다. 피어싱 동작이 종료되면, 트리밍 동작이 수행될 수 있다. 대안적인 예에서, 트리밍 동작이 먼저 수행될 수 있고, 트리밍 동작은 트리밍 동작이 종료되면 수행될 수 있다.
블랭크(100)가 포스트-동작을 받는 동안에, 더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 블록에 대응하는 블랭크의 구역은 이전에 이미 언급된 장비를 사용함으로써 가열 및/또는 냉각될 수 있다.
이러한 식으로, 더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 블록에 대응하는 블랭크(100)의 구역의 온도가 200 ℃ 위로 유지될 수 있다. 이러한 배열에 의해, 블랭크의 강도가 피어싱 및/또는 트리밍되기 위해 합당한 값으로 유지될 수 있다.
이러한 예에서, (블랭크에서의 연질 구역에 대응하는) 더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 블록에 가열 또는 냉각 디바이스가 제공될 필요가 없다. 이러한 블록은 정확한 온도로 이전의 블록에서의 동작에 의해 이미 가열되었을 수 있고, 그에 따라, 가열 또는 냉각 디바이스가 필요하지 않을 수 있다.
도 2l에서, 최종 요구되는 위치(180° 위치)에 도달되면, 상방 프레스 진행이 제공될 수 있다. 상측 다이(32)의 작업 표면과 블랭크(100) 사이의 마지막 완전한 접촉(그리고 그에 따라, 동작의 종료)은 180° 내지 210° 위치에 있을 수 있다. 블랭크와 블랭크 홀더 사이의 마지막 접촉은 210° 내지 270°로 발생할 수 있다.
도 2m 내지 도 2p는 예에 따른 블랭크를 추가로 피어싱 및/또는 트리밍하기 위한 방법의 수행 동안에 발생하는 일련의 상황을 개략적으로 도시한다. 동일한 참조 번호는 동일한 엘리먼트를 표시한다. 방법은 도 2m 내지 도 2p에 의해 도시되는 일련의 상황을 참조하여 아래에서 설명된다.
도 2m에서, 블랭크(100)는 제1 포스트-동작 툴(30)로부터 제2 포스트-동작 툴(40), 예컨대 피어싱, 트리밍, 및 교정 툴로 이송될 수 있다. 이송은 예컨대 복수의 산업용 로봇 또는 컨베이어와 같은 자동 이송 디바이스(미도시)에 의해 수행될 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 블랭크(100)는 제1 포스트-동작 툴(30)에서 떠날 수 있고, 블랭크(100)는 경질 구역에 대해 대략 200 ℃의 온도, 및 연질 구역에 대해 대략 590 ℃의 온도를 가지면서 이송될 수 있다.
도 2n에서, 블랭크(100)는 예컨대 블랭크 홀더를 사용하여 하측 다이(41) 상에 배치될 수 있다. 블랭크는 하측 다이(41)와 상측 다이(42) 사이에 위치될 수 있다.
블랭크(100)가 하측 다이(41) 상으로 이송되거나 또는 위치되는 동안에, 자동 이송 시스템은 드로잉 툴로부터 제1 포스트-동작 툴(30)로 블랭크(200)를 이송할 수 있고, 블랭크(300)가 프레스 툴(20)로 이송되고, 추가적인 블랭크(400)가 냉각/가열 툴(10)에 이송된다. 결과로서, 냉각/가열 툴(10)은 블랭크(400)에 대해 동작할 수 있다. 동시에, 각각, 프레스 툴(20)은 블랭크(300)를 드로잉하고, 제1 포스트-동작 툴(30)은 블랭크(200)에 대해 그 동작을 시작할 수 있다. 툴의 동작은 이전에 언급된 바와 동일할 수 있다. 동시에, 블랭크(100)는 제2 포스트-동작을 받는다.
도 2o에서, 프레스 상측 바디(42)는 프레스 메커니즘을 사용하여 개방된 위치(0° 위치)에 위치될 수 있다. 고정된 하측 바디(2)에 대한 이동식 상측 바디(3)의 하방 프레스 진행이 프레스(1)에 제공될 수 있고, 그에 따라, 상측 다이(42)가 하측 다이(41)를 향하여 이동될 수 있다. 상측 다이(42)는 (하측 바디에 대한 상측 다이의 180° 또는 거의 180°의) 최종 요구되는 위치에서 상측 다이(41)와 하측 다이(42) 사이에 배치된 블랭크와 접촉할 수 있다.
프레스가 블랭크(100)와 접촉하고 있는 동안에, 절단 블레이드를 사용하여 피어싱 동작이 수행될 수 있다. 피어싱 동작이 종료되면, 트리밍 동작이 수행될 수 있다. 대안적인 예에서, 트리밍 동작이 먼저 수행될 수 있고, 트리밍 동작은 트리밍 동작이 종료되면 수행될 수 있다.
부가적으로, 교정 동작이 수행될 수 있고, 그에 따라, 블랭크의 허용오차가 개선될 수 있다. 이러한 식으로, 상측 다이(42)와 하측 다이(41) 사이의 거리가 조정 디바이스를 사용하여 조정될 수 있다. 조정 디바이스는 블랭크(100)의 두께를 검출하도록 구성된 센서 시스템(미도시)에 기초하여 제어될 수 있다. 예에 따르면, 블랭크는 상측 다이(42) 및 하측 다이(41)에 의해 프레싱될 수 있고, 그에 따라, 블랭크의 일정한 두께가 달성될 수 있다.
제2 포스트-동작 툴의 동작이 종료되면, 블랭크(100)는 이송될 수 있고, 실온에서 하드닝될 수 있다.
도 2p에서, 최종 요구되는 위치(180° 위치)에 도달되면, 상방 프레스 진행이 제공될 수 있다.
상방 이동을 적용함으로써 프레스에 의해 개방된 위치(0° 위치)에 도달되면, 블랭크(100)는 이송될 수 있고, 실온에서 하드닝될 수 있다. 동시에, 자동 이송 시스템은 냉각/가열 툴(10)에 블랭크(500)를 제공하고, 제2 포스트-동작 툴(40)에 블랭크(400)를 제공하고, 제1 포스트-동작 툴(30)에 블랭크(300)를 제공하고, 프레스 툴(20)에 블랭크(400)를 제공하도록 동작될 수 있다. 결과로서, 모든 툴이 이전에 언급된 바와 같이 이들의 동작을 시작할 수 있다.
몇몇 예에서, 블랭크(100)의 형상에 따라, 추가적인 드로잉 및 다른 동작, 예컨대 피어싱 및/또는 트리밍이 추가적인 예에서 제공될 수 있고, 포스트-동작의 순서는 교환될 수 있다(예컨대, 절단을 먼저 행한 후에 교정을 행하거나 또는 그 반대).
완전성의 이유로, 본 개시내용의 다양한 실시 형태가 다음의 번호가 부여된 항에서 개시된다.
제1항. 열간 성형된 구조적인 컴포넌트를 제조하기 위한 프레스 시스템으로서,
시스템은 고정된 하측 바디, 이동식 상측 바디, 및 고정된 하측 바디에 대한 이동식 상측 바디의 상방 및 하방 프레스 진행을 제공하도록 구성된 메커니즘을 포함하고, 시스템은,
- 이전에 가열된 블랭크의 선택된 부분을, 선택된 부분이 국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 획득할 수 있도록, 냉각시키고 그리고/또는 가열하도록 구성된 냉각/가열 툴;
- 블랭크를 드로잉하도록 구성된 프레스 툴; 및
- 냉각/가열 툴로부터 프레스 툴로 블랭크를 이송하기 위한 블랭크 이송 메커니즘
을 포함하며,
냉각/가열 툴은 상측 및 하측 메이팅 다이들을 포함하고, 각각의 냉각 다이는 사용 시에 블랭크를 향하는 하나 이상의 작업 표면을 포함하는 2개 이상의 다이 블록에 의해 형성되고,
상측 및 하측 다이는 국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 갖는 블랭크의 구역에 대응하는 상이한 온도에서 동작하도록 적응된 2개 이상의 다이 블록을 포함하고,
프레스 툴은 냉각/가열 툴의 다운스트림에 배열되고, 상측 및 하측 메이팅 다이들을 포함하고, 각각의 프레싱 다이는 사용 시에 블랭크를 향하는 하나 이상의 작업 표면을 포함하고,
상측 프레싱 다이는 상측 바디에 체결되고, 하측 프레싱 다이는 하측 바디에 체결되는,
프레스 시스템.
제2항. 제1항에 있어서,
냉각/가열 툴 하측 다이는 하측 바디로부터의 미리 결정된 제1 거리에서의 위치로 하측 다이를 바이어싱하도록 구성된 하나 이상의 하측 바이어싱 엘리먼트로 하측 바디에 연결되고, 그리고/또는 냉각/가열 툴 상측 다이는 상측 다이로부터의 미리 결정된 제2 거리에서의 위치로 상측 다이를 바이어싱하도록 구성된 하나 이상의 상측 바이어싱 엘리먼트로 상측 바디에 연결되는,
프레스 시스템.
제3항. 제1항 또는 제2항에 있어서,
더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 블록은 하나 이상의 전기 가열기를 포함하는,
프레스 시스템.
제4항. 제3항에 있어서,
가열기는 독립적으로 활성화되도록 구성되는,
프레스 시스템.
제5항. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 블록은 고온 액체를 전도하는 채널을 포함하는,
프레스 시스템.
제6항. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 블록은 냉각 액체 및/또는 공기를 전도하는 채널을 포함하는,
프레스 시스템.
제7항. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
프레스 툴 상측 및 하측 메이팅 다이는 국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 갖는 블랭크의 구역에 대응하는 상이한 온도에서 동작하도록 적응된 2개 이상의 다이 블록을 더 포함하는,
프레스 시스템.
제8항. 제7항에 있어서,
더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 프레스 툴의 다이 블록은 하나 이상의 전기 가열기를 포함하는,
프레스 시스템.
제9항. 제8항에 있어서,
가열기는 독립적으로 활성화될 수 있는,
프레스 시스템.
제10항. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 블록은 고온 액체를 전도하는 채널을 포함하는,
프레스 시스템.
제11항. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 블록은 냉각 액체 및/또는 공기를 전도하는 채널을 포함하는,
프레스 시스템.
제12항. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
트리밍 및/또는 피어싱 동작을 수행하도록 구성된 제1 포스트-동작 툴을 더 포함하며,
제1 포스트-동작 툴은 프레스 툴의 다운스트림에 배열되고, 상측 및 하측 메이팅 제1 포스트-동작 툴 다이를 포함하고, 각각의 다이는 사용 시에 블랭크를 향하는 하나 이상의 작업 표면을 포함하고,
상측 제1 포스트-동작 툴 다이는 상측 바디에 체결되고, 하측 제1 포스트-동작 툴 다이는 하측 바디에 체결되고,
제1 포스트-동작 툴 다이는 작업 표면 상에 배열된 하나 이상의 절단 블레이드를 포함하고,
블랭크 이송 메커니즘은 추가로, 프레스 툴로부터 제1 포스트-동작 툴로 블랭크를 이송하도록 구성되는,
프레스 시스템.
제13항. 제12항에 있어서,
제1 포스트-동작 툴 상측 및 하측 메이팅 다이는 국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 갖는 블랭크의 구역에 대응하는 상이한 온도에서 동작하도록 적응된 다이 블록을 더 포함하는,
프레스 시스템.
제14항. 제13항에 있어서,
더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 제1 포스트-동작 툴의 다이 블록은 하나 이상의 전기 가열기를 포함하는,
프레스 시스템.
제15항. 제14항에 있어서,
가열기는 독립적으로 활성화될 수 있는,
프레스 시스템.
제16항. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 제1 포스트-동작 툴의 다이 블록은 고온 액체를 전도하는 채널을 포함하는,
프레스 시스템.
제17항. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 제1 포스트-동작 툴의 다이 블록은 냉각 액체 및/또는 공기를 전도하는 채널을 포함하는,
프레스 시스템.
제18항. 제1항 내지 제11항 또는 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
냉각/가열 툴 블록 및/또는 프레스 툴 블록 및/또는 제1 포스트-동작 툴 블록의 온도는 블록에서 측정된 온도에 기초하여 조절되도록 구성되는,
프레스 시스템.
제19항. 제18항에 있어서,
블록은 블록의 온도를 측정하도록 구성된 하나 이상의 열전대를 포함하는,
프레스 시스템.
제20항. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
트리밍 및/또는 피어싱 동작을 수행하도록 구성된 제2 포스트-동작 툴을 더 포함하며,
제2 포스트-동작 툴은 제1 포스트-동작 툴의 다운스트림에 배열되고, 상측 및 하측 메이팅 제2 포스트-동작 툴 다이를 포함하고, 각각의 다이는 사용 시에 블랭크를 향하는 하나 이상의 작업 표면을 포함하고,
상측 제2 포스트-동작 툴 다이는 상측 바디에 체결되고, 하측 제2 포스트-동작 툴 다이는 하측 바디에 체결되고,
다이는 작업 표면 상에 배열된 하나 이상의 절단 블레이드를 포함하고,
블랭크 이송 메커니즘은 추가로, 제1 포스트-동작 툴로부터 제2 포스트-동작 툴로 블랭크를 이송하도록 구성되는,
프레스 시스템.
제21항. 제20항에 있어서,
제2 포스트-동작 툴은, 각각의 상측 및 하측 다이의 작업 표면을 따라, 사용 시에 제2 포스트-동작 툴에 위치된 블랭크를 변형시키도록, 상측 및 하측 다이 사이의 거리를 조정하도록 구성된 조정 디바이스를 포함하고,
조정 디바이스는 블랭크의 두께를 검출하도록 구성된 센서 시스템에 기초하여 제어되는,
프레스 시스템.
제22항. 블랭크를 가열하고 냉각시키기 위한 방법으로서,
- 제1항 내지 제21항에 기재된 프레스 시스템을 제공하는 단계;
- 초강력 강(UHSS)으로 제조된 열간 성형될 블랭크를 제공하는 단계;
- 블랭크를 가열하는 단계;
- 프레스 메커니즘을 사용하여, 개방된 위치에 프레스 상측 바디를 위치시키는 단계;
- 냉각/가열 툴 상측 및 하측 메이팅 다이 사이에 블랭크를 배치하는 단계; 및
- 블랭크를 프레싱하기 위한 고정된 하측 바디에 대한 최종 요구되는 위치까지, 상측 다이가 하측 다이를 향하여 이동되도록, 고정된 하측 바디에 대한 이동식 상측 바디의 하방 프레스 진행을 제공함으로써, 블랭크의 적어도 선택된 부분을 냉각시키는 단계
를 포함하며,
그러한 냉각시키는 단계는,
- 국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 갖는 성형될 블랭크의 구역에 대응하는 상이한 온도로 적어도 2개의 다이 블록을 동작시키는 단계
를 포함하고,
더 높은 온도의 블록은, 그러한 블록의 작업 표면이, 연질 구역이 형성될 블랭크의 부분과 접촉하게 구성되도록, 블랭크에 대하여 배열되는,
방법.
제23항. 제22항에 있어서,
블랭크를 배치하기 전에, 블랭크가 센터링 스테이션에서 센터링되는,
방법.
제24항. 제22항 또는 제23항에 있어서,
UHSS는 대략 0.23 %의 C, 0.22 %의 Si, 및 1.18 %의 Mn을 포함하는,
방법.
제25항. 제24항에 있어서,
UHSS는 Al, Ti, B, Cr, Ni, N을 더 포함하는,
방법.
제26항. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
블랭크는 적어도 880 ℃의 오스테나이트화 온도로 가열되는,
방법.
제27항. 제22항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 냉각/가열 툴 블록은 650 내지 450 ℃로 블랭크의 대응하는 구역을 냉각시키는,
방법.
제28항. 제27항에 있어서,
더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 냉각/가열 툴 블록은 550 내지 500 ℃로 블랭크의 대응하는 구역을 냉각시키는,
방법.
제29항. 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 블록은 800 내지 650 ℃로 블랭크를 냉각시키는,
방법.
제30항. 제22항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 블록은 25 ℃/s 미만의 레이트로 블랭크를 냉각시키는,
방법.
제31항. 블랭크를 드로잉하기 위한 방법으로서,
제22항 내지 제30항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 포함하고,
- 냉각/가열 툴로부터 프레스 툴로 블랭크를 이송하는 단계;
- 프레스 툴 상측 및 하측 다이 사이에 블랭크를 배치하는 단계; 및
- 구조적인 컴포넌트를 프레싱하기 위한 프레스의 고정된 하측 바디에 대한 최종 요구되는 위치에 도달될 때까지, 고정된 하측 바디에 대한 이동식 상측 바디의 하방 프레스 진행을 제공함으로써, 블랭크를 드로잉하는 단계
를 더 포함하는,
방법.
제32항. 제31항에 있어서,
제6항에 따르는 경우에,
국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 갖는 성형될 블랭크의 구역에 대응하는 상이한 온도로 적어도 2개의 다이 블록을 동작시키는 단계를 더 포함하는,
방법.
제33항. 제32항에 있어서,
더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 프레스 툴 블록은 320 내지 280 ℃로 블랭크의 온도를 유지하는,
방법.
제34항. 블랭크를 피어싱 및/또는 트리밍하기 위한 방법으로서,
제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 포함하고,
제12항에 따르는 경우에,
- 프레스 툴로부터 제1 포스트-동작 툴로 블랭크를 이송하는 단계;
- 제1 포스트-동작 툴 상측 및 하측 메이팅 다이 사이에, 성형될 구조적인 컴포넌트를 배치하는 단계;
- 블랭크를 프레싱하기 위한 프레스의 고정된 하측 바디에 대한 최종 요구되는 위치에 도달될 때까지, 프레스의 고정된 하측 바디에 대한 프레스의 이동식 상측 바디의 하방 프레스 진행을 제공하는 단계; 및
- 제1 포스트-동작 툴의 절단 블레이드를 사용하여 블랭크를 절단 및/또는 펀칭하는 단계
를 더 포함하는,
방법.
제35항. 제34항에 있어서,
제13항에 따르는 경우에,
블랭크를 절단 및/또는 펀칭하기 전에, 국부적으로 상이한 미세구조 및 기계적인 특성을 갖는 성형될 블랭크의 구역에 대응하는 상이한 온도로 제1 포스트-동작 툴의 적어도 2개의 다이 블록을 동작시키는 단계를 더 포함하는,
방법.
제36항. 제35항에 있어서,
더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 다이 블록은 200 ℃ 위로 대응하는 블랭크 구역의 온도를 유지하는,
방법.
제37항. 성형될 열간 성형된 구조적인 컴포넌트를 추가로 피어싱 및/또는 트리밍하고 교정하기 위한 방법으로서,
제34항 내지 제36항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 포함하고,
제20항에 따르는 경우에,
- 제1 포스트-동작 툴로부터 제2 포스트-동작 툴로 구조적인 컴포넌트를 운송하는 단계;
- 구조적인 컴포넌트를 프레싱하기 위한 최종 요구되는 위치에 도달될 때까지, 프레스의 고정된 하측 바디에 대한 프레스의 이동식 상측 바디의 하방 프레스 진행을 제공하는 단계;
- 절단 블레이드를 사용하여 구조적인 컴포넌트를 절단 및/또는 펀칭하는 단계; 및
- 각각의 상측 및 하측 다이의 작업 표면을 따라, 성형될 구조적인 컴포넌트를 변형시키기 위해, 상측 및 하측 다이 사이의 거리를 조정하는 단계
를 더 포함하는,
방법.
제38항. 제22항 내지 제39항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 획득가능한 열간 성형된 구조적인 컴포넌트.
다수의 예만이 본원에서 개시되었지만, 그러한 예의 다른 대안, 변경, 사용, 및/또는 등가물이 가능하다. 게다가, 설명된 예의 모든 가능한 조합이 또한 커버된다. 따라서, 본 개시내용의 범위는 특정한 예에 의해 제한되지 않아야 하고, 다음의 청구항의 타당한 독해에 의해서만 결정되어야 한다.

Claims (15)

  1. 열간 성형된 구조적인 컴포넌트들을 제조하기 위한 프레스 시스템(press system)으로서,
    상기 시스템은 고정된 하측 바디(body), 이동식 상측 바디, 및 상기 고정된 하측 바디에 대한 상기 이동식 상측 바디의 상방 및 하방 프레스 진행을 제공하도록 구성된 메커니즘을 포함하고,
    상기 시스템은,
    - 이전에 가열된 블랭크(blank)의 선택된 부분들을, 상기 선택된 부분들이 국부적으로 상이한 미세구조들 및 기계적인 특성들을 획득할 수 있도록, 냉각시키고 그리고/또는 가열하도록 구성된 냉각/가열 툴;
    - 상기 블랭크를 드로잉(draw)하도록 구성된 프레스 툴; 및
    - 상기 냉각/가열 툴로부터 상기 프레스 툴로 상기 블랭크를 이송하기 위한 블랭크 이송 메커니즘
    을 포함하며,
    상기 냉각/가열 툴은 상측 및 하측 메이팅 냉각/가열 다이들을 포함하고, 각각의 냉각 다이는 사용 시에 상기 블랭크를 향하는 하나 이상의 작업 표면들을 포함하는 2개 이상의 다이 블록들에 의해 형성되고, 상기 상측 냉각/가열 다이는 상기 이동식 상측 바디에 연결되고, 상기 하측 냉각/가열 다이는 상기 고정된 하측 바디와 연결되고,
    상기 상측 및 하측 다이들은 국부적으로 상이한 미세구조들 및 기계적인 특성들을 갖는 상기 블랭크의 구역들에 대응하는 상이한 온도들에서 동작하도록 적응된 2개 이상의 다이 블록들을 포함하고,
    상기 프레스 툴은 상기 냉각/가열 툴의 다운스트림에 배열되고, 상측 및 하측 메이팅 다이들을 포함하고, 각각의 프레싱 다이는 사용 시에 상기 블랭크를 향하는 하나 이상의 작업 표면들을 포함하고,
    상기 상측 프레싱 다이는 상기 상측 바디에 체결되고, 상기 하측 프레싱 다이는 상기 하측 바디에 체결되는,
    프레스 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각/가열 툴 하측 다이는 상기 하측 바디로부터의 미리 결정된 제1 거리에서의 위치로 상기 하측 다이를 바이어싱(bias)하도록 구성된 하나 이상의 하측 바이어싱 엘리먼트들로 상기 하측 바디에 연결되고, 그리고/또는 상기 냉각/가열 툴 상측 다이는 상기 상측 바디로부터의 미리 결정된 제2 거리에서의 위치로 상기 상측 다이를 바이어싱하도록 구성된 하나 이상의 상측 바이어싱 엘리먼트들로 상기 상측 바디에 연결되는,
    프레스 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 블록들은 하나 이상의 전기 가열기들 및/또는 고온 액체(hot liquid)를 전도하는 채널들을 포함하는,
    프레스 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    더 낮은 온도에서 동작하도록 적응된 블록들은 냉각 액체 및/또는 공기를 전도하는 채널들을 포함하는,
    프레스 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레스 툴 상측 및 하측 메이팅 다이들은 국부적으로 상이한 미세구조들 및 기계적인 특성들을 갖는 상기 블랭크의 구역들에 대응하는 상이한 온도들에서 동작하도록 적응된 2개 이상의 다이 블록들을 더 포함하는,
    프레스 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    더 높은 온도에서 동작하도록 적응된 블록들은 하나 이상의 전기 가열기들 및/또는 고온 액체를 전도하는 채널들을 포함하는,
    프레스 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    트리밍(trimming) 및/또는 피어싱(piercing) 동작들을 수행하도록 구성된 제1 포스트-동작 툴(first post-operation tool)을 더 포함하며,
    상기 제1 포스트-동작 툴은 상기 프레스 툴의 다운스트림에 배열되고, 상측 및 하측 메이팅 제1 포스트-동작 툴 다이들을 포함하고, 각각의 다이는 사용 시에 상기 블랭크를 향하는 하나 이상의 작업 표면들을 포함하고,
    상기 상측 제1 포스트-동작 툴 다이는 상기 상측 바디에 체결되고, 상기 하측 제1 포스트-동작 툴 다이는 상기 하측 바디에 체결되고,
    상기 제1 포스트-동작 툴 다이들은 상기 작업 표면들 상에 배열된 하나 이상의 나이프(knife)들 또는 절단 블레이드들을 포함하고,
    상기 블랭크 이송 메커니즘은 추가로, 상기 프레스 툴로부터 상기 제1 포스트-동작 툴로 상기 블랭크를 이송하도록 구성되는,
    프레스 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 포스트-동작 툴 상측 및 하측 메이팅 다이들은 국부적으로 상이한 미세구조들 및 기계적인 특성들을 갖는 상기 블랭크의 구역들에 대응하는 상이한 온도들에서 동작하도록 적응된 다이 블록들을 더 포함하는,
    프레스 시스템.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    트리밍 및/또는 피어싱 동작들을 수행하도록 구성된 제2 포스트-동작 툴을 더 포함하며,
    상기 제2 포스트-동작 툴은 상기 제1 포스트-동작 툴의 다운스트림에 배열되고, 상측 및 하측 메이팅 제2 포스트-동작 툴 다이들을 포함하고, 각각의 다이는 사용 시에 상기 블랭크를 향하는 하나 이상의 작업 표면들을 포함하고,
    상기 상측 제2 포스트-동작 툴 다이는 상기 상측 바디에 체결되고, 상기 하측 제2 포스트-동작 툴 다이는 상기 하측 바디에 체결되고,
    상기 다이들은 상기 작업 표면들 상에 배열된 하나 이상의 나이프들 또는 절단 블레이드들을 포함하고,
    상기 블랭크 이송 메커니즘은 추가로, 상기 제1 포스트-동작 툴로부터 상기 제2 포스트-동작 툴로 상기 블랭크를 이송하도록 구성되는,
    프레스 시스템.
  10. 블랭크를 가열하고 냉각시키기 위한 방법으로서,
    - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 프레스 시스템을 제공하는 단계;
    - 초강력 강(UHSS)으로 제조된 열간 성형될 블랭크를 제공하는 단계;
    - 상기 블랭크를 가열하는 단계;
    - 상기 프레스 메커니즘을 사용하여, 개방된 위치(open position)에 상기 프레스 상측 바디를 위치시키는 단계;
    - 상기 냉각/가열 툴 상측 및 하측 메이팅 다이들 사이에 상기 블랭크를 배치하는 단계; 및
    - 상기 블랭크를 프레싱하기 위한 상기 고정된 하측 바디에 대한 최종 요구되는 위치까지, 상기 상측 다이가 상기 하측 다이를 향하여 이동되도록, 상기 고정된 하측 바디에 대한 상기 이동식 상측 바디의 하방 프레스 진행을 제공함으로써, 상기 블랭크의 적어도 선택된 부분들을 냉각시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 냉각시키는 단계는,
    - 국부적으로 상이한 미세구조들 및 기계적인 특성들을 갖는 성형될 블랭크의 구역들에 대응하는 상이한 온도들로 상기 냉각/가열 툴의 적어도 2개의 다이 블록들을 동작시키는 단계
    를 포함하고,
    더 높은 온도의 블록들은, 상기 블록들의 작업 표면이, 연질 구역(soft zone)이 형성될 블랭크의 부분과 접촉하게 구성되도록, 상기 블랭크에 대하여 배열되는,
    방법.
  11. 블랭크를 드로잉하기 위한 방법으로서,
    제10항에 기재된 방법을 포함하고,
    - 상기 냉각/가열 툴로부터 상기 프레스 툴로 상기 블랭크를 이송하는 단계;
    - 상기 프레스 툴 상측 및 하측 다이들 사이에 상기 블랭크를 배치하는 단계;
    상기 구조적인 컴포넌트를 프레싱하기 위한 상기 프레스의 고정된 하측 바디에 대한 최종 요구되는 위치에 도달될 때까지, 상기 고정된 하측 바디에 대한 상기 이동식 상측 바디의 하방 프레스 진행을 제공함으로써, 상기 블랭크를 드로잉하는 단계
    를 더 포함하는,
    방법.
  12. 제11항에 있어서,
    제5항에 따르는 경우에,
    국부적으로 상이한 미세구조들 및 기계적인 특성들을 갖는 성형될 블랭크의 구역들에 대응하는 상이한 온도들로 적어도 2개의 프레스 툴 다이 블록들을 동작시키는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  13. 블랭크를 피어싱 및/또는 트리밍하기 위한 방법으로서,
    제11항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 포함하고,
    제7항에 따르는 경우에,
    - 상기 프레스 툴로부터 상기 제1 포스트-동작 툴로 상기 블랭크를 이송하는 단계;
    - 상기 제1 포스트-동작 툴 상측 및 하측 메이팅 다이들 사이에, 성형될 구조적인 컴포넌트를 배치하는 단계;
    - 상기 블랭크를 프레싱하기 위한 상기 프레스의 고정된 하측 바디에 대한 최종 요구되는 위치에 도달될 때까지, 상기 프레스의 고정된 하측 바디에 대한 상기 프레스의 이동식 상측 바디의 하방 프레스 진행을 제공하는 단계; 및
    상기 제1 포스트-동작 툴의 상기 절단 블레이드들을 사용하여 상기 블랭크를 절단 및/또는 펀칭(punch)하는 단계
    를 더 포함하는,
    방법.
  14. 제13항에 있어서,
    제8항에 따르는 경우에,
    상기 블랭크를 절단 및/또는 펀칭하기 전에, 국부적으로 상이한 미세구조들 및 기계적인 특성들을 갖는 성형될 블랭크의 구역들에 대응하는 상이한 온도들로 상기 제1 포스트-동작 툴의 적어도 2개의 다이 블록들을 동작시키는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  15. 성형될 열간 성형된 구조적인 컴포넌트를 추가로 피어싱 및/또는 트리밍하고 교정하기 위한 방법으로서,
    제13항 또는 제14항에 기재된 방법을 포함하고,
    제9항에 따르는 경우에,
    - 상기 제1 포스트-동작 툴로부터 상기 제2 포스트-동작 툴로 상기 구조적인 컴포넌트를 운송하는 단계;
    - 상기 구조적인 컴포넌트를 프레싱하기 위한 최종 요구되는 위치에 도달될 때까지, 상기 프레스의 고정된 하측 바디에 대한 상기 프레스의 이동식 상측 바디의 하방 프레스 진행을 제공하는 단계;
    - 상기 절단 블레이드들을 사용하여 상기 구조적인 컴포넌트를 절단 및/또는 펀칭하는 단계; 및
    - 각각의 상측 및 하측 다이의 작업 표면을 따라, 성형될 구조적인 컴포넌트를 변형시키기 위해, 상기 상측 및 하측 다이들 사이의 거리를 조정하는 단계
    를 더 포함하는,
    방법.
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