KR20180044621A - Hot stamping apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시 예는 핫 스탬핑 부품 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 센터 필러 아웃터 판넬 등과 같이 구간적으로 다른 강도가 요구되는 핫 스탬핑 부품을 성형하기 위한 핫 스탬핑 장치 및 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a hot stamping component manufacturing system, and more particularly, to a hot stamping apparatus and method for forming hot stamping components that require different strengths, such as a center pillar outer panel or the like.
차량에는 다양한 강도를 갖는 부품들이 사용된다. 예를 들어 차량 충돌 또는 전복 시 에너지를 흡수해야 하는 부분들은 비교적 약한 강도가 요구되며, 탑승자의 생존공간 확보를 위해 형상유지가 필요한 부분은 강한 강도가 요구된다. Vehicles with various strengths are used. For example, parts that need to absorb energy when colliding or overturning the vehicle are required to have relatively weak strength, and strong strength is required in parts where shape maintenance is required in order to secure a passenger's living space.
충돌 시 에너지를 흡수해야 하는 부분이 강도가 지나치게 높으면 충격에너지를 적절하게 흡수하지 못하고 다른 부분으로 그대로 전달하게 되어, 오히려 탑승객과 차량의 다른 부품들에 과도한 충격을 전달할 수 있다. If the portion of the energy that needs to absorb energy at the time of the collision is too high, the impact energy can not be absorbed properly, but it can be delivered to the other portion as it is, so that the impact can be excessively transmitted to the passenger and other parts of the vehicle.
차량은 지속적으로 경량화와 원가절감이 요구되고 있으며, 이에 따라 하나의 부품이 부분적으로 서로 다른 이종강도를 갖는 것이 필요하게 되었다. 부품의 일부 구간은 탑승자 보호를 위해 고 강도가 요구되지만, 일부 구간은 충격 에너지 흡수를 위해 상대적으로 낮은 강도가 요구되는 것이다. Vehicles are constantly required to be lightweight and cost-effective, and it is therefore necessary for one part to have a partially different dissimilar strength. Some sections of the component require high strength to protect occupants, but some sections require relatively low strength to absorb impact energy.
이러한 부품은 대표적으로 승용 차량의 센터 필러 및 충돌부재와 관련된 차체 부품들을 예로 들 수 있다. 승용 차량의 센터 필러는 프런트 도어와 리어 도어 사이에서 차체의 바닥면과 루프를 연결하는 부분을 말한다.These components are typically exemplified by the center pillar of the passenger vehicle and the body parts associated with the collision member. The center pillar of a passenger car refers to the portion between the front door and the rear door that connects the roof and the bottom of the car body.
센터 필러에서 아웃터 판넬의 하부는 상대적으로 낮은 인장강도가 요구되고, 상부는 높은 인장강도가 요구된다. 즉, 차량 충돌 시 고 강도로 형상이 유지되어야 하는 부분과, 쉽게 찌그러지면서 충격을 흡수해야 하는 부분이 동시에 필요하다.In the center filler, the lower portion of the outer panel requires a relatively low tensile strength, and the upper portion requires a high tensile strength. In other words, it is necessary to simultaneously hold the portion where the shape should be maintained at a high strength in the event of a vehicle collision and the portion where the shock should be absorbed easily.
구체적인 요구 강도는 차량의 종류나 형태에 따라 다르겠지만, 센터 필러 아웃터 판넬의 상부의 경우 약 1500MPa의 인장강도가 요구되는 반면에, 하부의 경우에는 약 800MPa~1000MPa의 인장강도가 요구된다.Although the specific strength of the requirement varies depending on the type and form of the vehicle, a tensile strength of about 1500 MPa is required for the upper portion of the center pillar outer panel, while a tensile strength of about 800 MPa to 1000 MPa is required for the lower portion.
종래에는 저강도의 소재로 부품을 형성한 후, 고 강도가 요구되는 부분에 별도의 보강재를 부착하는 방식을 사용하기도 하였다. 하나의 부품이 구간적으로 다른 강도가 요구되는 경우, 상부는 강도가 높은 소재를 사용하고, 하부는 강도가 낮은 소재를 사용하며, 두 소재를 용접하여 블랭크를 만들고, 그 블랭크를 핫 스탬핑 성형하여 최종 제품을 제작하고 있었다.Conventionally, a method of attaching a separate reinforcing member to a portion where high strength is required after forming a component with a low strength material is also used. If one part requires a different strength in a section, the upper part uses a material having a high strength and the lower part uses a material having a low strength. The two materials are welded to form a blank, and the blank is hot stamped I was making the final product.
그런데, 이렇게 이종의 소재를 용접하여 사용하는 것은 용접공정 추가에 의한 제조비용 상승이 불가피하며, 핫 스탬핑 후 용접부에서 강도가 저하되거나 터짐이 발생하는 등의 심각한 문제발생 우려가 잔존하게 된다.However, in the case of welding different types of materials, there is a fear that a manufacturing cost will increase due to the addition of a welding process, and serious problems such as a decrease in strength or breakage in a welded portion after hot stamping remain.
이러한 핫 스탬핑은 보론이 함유된 강판을 오스테나이트화 온도(900~950℃)로 가열한 후 프레스로 성형 및 냉각하는 공정으로 제품 강도가 2.5배 가량 향상(800→1500MPa)됨으로써 차체 경량화에 기여하고 있다. This hot stamping is a process of heating a steel sheet containing boron to austenitizing temperature (900 to 950 ° C) and molding and cooling it with a press, thereby improving the product strength by 2.5 times (800 → 1500MPa) have.
또한, 최근에는 충돌에너지 흡수를 증대시킬 목적으로 국부 연화 핫 스탬핑 부품을 제조하고 있다. 핫 스탬핑 부품의 강도 향상은 마르텐사이트 변태에 기인한 것이므로 부분적으로 금형의 온도를 증가시켜 냉각속도를 감소시키거나, 소재 가열 시, 연성이 요구되는 부분을 핫 스탬핑 하면 마르텐사이트 변태가 억제되어 연화된다. Recently, local softened hot stamping parts have been manufactured for the purpose of increasing impact energy absorption. Since the strength improvement of the hot stamping part is due to the martensite transformation, it is partially softened by decreasing the cooling rate by increasing the temperature of the mold or by hot stamping the part where ductility is required when the material is heated .
예를 들어, 부분적으로 금형 온도를 높여 국부 연화하는 방법(Partial quenching)은 카트리지 히터를 이용하여 제품 요구 특성 상 금형의 온도를 450℃ 이상으로 가열하여 서냉시키는 방법을 채택하고 있다.Partial quenching, for example, partly by increasing the mold temperature (partial quenching), employs a cartridge heater to heat the mold to a temperature of 450 ° C or more to cool the mold.
이러한 방법은 오스테나이트화 온도(900~950℃)로 가열된 블랭크를 핫 스탬핑 금형을 통해 성형 및 냉각하는 공정에서 블랭크의 일 부분을 급랭하여 마르텐사이트 조직의 고강도부를 성형하고, 다른 부분을 카트리지 히터를 통해 서냉하여 페라이트 및 베이나이트 조직의 연화부를 성형한다. This method involves forming a high strength portion of the martensite structure by quenching a portion of the blank in a process of forming and cooling a blank heated to austenitization temperature (900 to 950 DEG C) through a hot stamping mold, And the softened portion of the ferrite and bainite structure is formed.
그런데, 이와 같이 카트리지 히터를 이용하여 연화부를 성형하는 공정은 생산성 및 핫 스탬핑 부품의 품질 확보에 불리하다. 즉, 종래 기술에서는 카트리지 히터를 이용하여 금형의 온도를 450℃ 이상까지 올리는 시간 및 전력 사용이 증가하게 된다. 뿐만 아니라 핫 스탬핑 부품의 고강도부 및 연화부에 대응하는 금형의 지속적인 온도 유지가 어렵기 때문에, 핫 스탬핑 부품의 품질 산포가 커지는 문제점이 발생하며, 원가 측면 및 생산성 측면에서 불리하다는 단점이 있다.However, the step of forming the softened portion using the cartridge heater is disadvantageous in terms of productivity and securing the quality of hot stamping parts. That is, in the related art, the time for raising the temperature of the mold to 450 DEG C or higher and the use of electric power are increased by using the cartridge heater. In addition, since it is difficult to maintain a constant temperature of the mold corresponding to the high strength portion and the softened portion of the hot stamping component, there arises a problem that the quality scatter of the hot stamping component becomes large, which is disadvantageous in terms of cost and productivity.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.
본 발명의 실시 예들은 핫 스탬핑 금형을 개선하여 핫 스탬핑 부품의 연화부를 성형하기 위한 카트리지 히터를 삭제할 수 있도록 한 핫 스탬핑 장치 및 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention seek to provide a hot stamping apparatus and method that can improve a hot stamping mold to eliminate a cartridge heater for forming a softened portion of a hot stamping component.
본 발명의 실시 예에 따른 핫 스탬핑 장치는, 고 강도부와 연화부를 가진 핫 스탬핑 부품을 성형하기 위한 것으로서, 기 설정된 온도로 가열된 블랭크의 하면과 상면을 가압하며 상기 핫 스탬핑 부품을 성형하는 하형과 상형을 포함하고, 상기 하형과 상형은 서로 맞물리며 상기 핫 스탬핑 부품의 고 강도부에 대응하는 블랭크의 일 부분을 성형하는 제1 성형 스틸과, 서로 맞물리며 상기 핫 스탬핑 부품의 연화부에 대응하는 블랭크의 다른 부분을 성형하는 제2 성형 스틸을 포함하며, 상기 제1 성형 스틸은 고열전도 금형 강으로 구비되고, 상기 제2 성형 스틸은 저열전도 금형 강으로 구비될 수 있다.A hot stamping apparatus according to an embodiment of the present invention is for forming a hot stamping component having a high strength portion and a softened portion and includes a lower mold for pressing the lower surface and an upper surface of a blank heated to a predetermined temperature, Wherein the lower mold and the upper mold engage each other and form a part of the blank corresponding to the high strength portion of the hot stamping component; and a second molding steel which engages with the blank and corresponds to the softened portion of the hot stamping component And a second molding steel for molding the other part, wherein the first molding steel is provided as a high heat conductive metal steel, and the second molding steel is provided as a low heat conductive metal steel.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핫 스탬핑 장치에 있어서, 상기 제1 성형 스틸은 상기 블랭크의 일 부분을 기 설정된 온도로 급랭하되, Cr-W 강, Cr-W-Mn 강, 및 고-고Cr 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.Further, in the hot stamping apparatus according to the embodiment of the present invention, the first forming steel is formed by quenching a part of the blank to a predetermined temperature, wherein Cr-W steel, Cr-W-Mn steel, And Cr.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핫 스탬핑 장치에 있어서, 상기 제2 성형 스틸은 상기 블랭크의 다른 일 부분을 기 설정된 온도로 서냉하되, Ni-Cr 혹은 Ni-Cr-Mo 강으로 이루어질 수 있다.Further, in the hot stamping apparatus according to the embodiment of the present invention, the second formed steel may be made of Ni-Cr or Ni-Cr-Mo steel while slowly cooling another portion of the blank to a predetermined temperature .
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핫 스탬핑 장치에 있어서, 상기 제1 성형 스틸은 35~55W/(m.K)의 열 전도도를 가지며, 1400MPa 보다 큰 인장 강도를 갖는 것으로 구비될 수 있다.Further, in the hot stamping apparatus according to an embodiment of the present invention, the first formed steel may have a thermal conductivity of 35 to 55 W / (mK) and a tensile strength of more than 1400 MPa.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핫 스탬핑 장치에 있어서, 상기 제2 성형 스틸은 15~30W/(m.K)의 열 전도도를 가지며, 860MPa 보다 크고 1000MPa 보다 작은 인장 강도를 갖는 것으로 구비될 수 있다.In the hot stamping apparatus according to an embodiment of the present invention, the second shaped steel may have a thermal conductivity of 15 to 30 W / (mK), and may have a tensile strength of more than 860 MPa and less than 1000 MPa .
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핫 스탬핑 장치에 있어서, 상기 제1 성형 스틸의 내부에는 냉각매체가 흐르는 냉각 채널이 형성될 수 있다.In the hot stamping apparatus according to an embodiment of the present invention, a cooling channel through which a cooling medium flows may be formed in the first formed steel.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 핫 스탬핑 방법은, 고 강도부와 연화부를 가진 핫 스탬핑 부품을 성형하는 것으로서, (a) 블랭크를 가열하는 단계와, (b) 상기 가열된 블랭크를 하형에 로딩하는 단계와, (c) 상기 블랭크를 상형으로 가압하며, 상기 핫 스탬핑 부품의 고 강도부에 대응하는 블랭크의 일 부분을 상기 하형 및 상형의 제1 성형 스틸을 통해 성형하고, 상기 핫 스탬핑 부품의 연화부에 대응하는 블랭크의 다른 부분을 상기 하형 및 상형의 제2 성형 스틸을 통해 성형하는 단계를 포함하며, 상기 (c) 단계에서는 상기 제1 성형 스틸로서 고열전도 금형 강을 제공하며, 상기 제2 성형 스틸로서 저열전도 금형 강을 제공할 수 있다.A hot stamping method according to an embodiment of the present invention is a method of forming a hot stamping component having a high strength portion and a softened portion, the method comprising: (a) heating a blank; (b) (C) pressing the blank into an upper mold, shaping a portion of the blank corresponding to the high-strength portion of the hot stamping component through the lower mold and the first forming steel of the upper mold, Molding the other portion of the blank corresponding to the softened portion through the second forming steel of the lower mold and the upper mold, and in the step (c), providing the high-heat-conducting mold steel as the first forming steel, It is possible to provide a low heat-conduction mold steel as a molded steel.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핫 스탬핑 방법에 있어서, 상기 (a) 단계에서는 보론강으로서의 상기 블랭크를 제1 설정온도 범위로 가열하며 풀오스테나이트로 상 변태되도록 제1 설정온도 범위가 섭씨 900 내지 950도를 만족할 수 있다.Further, in the hot stamping method according to the embodiment of the present invention, in the step (a), the blank as the boron steel is heated to the first set temperature range and the first set temperature range is set to be in the range of 900 to 950 degrees can be satisfied.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핫 스탬핑 방법에 있어서, 상기 (c) 단계에서는 상기 블랭크의 일 부분을 상기 제1 성형 스틸을 통해 제2 설정온도 범위로서 급랭하며 마르텐사이트로 상 변태되도록 상기 제2 설정온도 범위가 섭씨 25도 내지 150도를 만족할 수 있다.Further, in the hot stamping method according to the embodiment of the present invention, in the step (c), a part of the blank is quenched as a second set temperature range through the first formed steel and is transformed into martensite And the second set temperature range can be from 25 degrees Celsius to 150 degrees Celsius.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핫 스탬핑 방법에 있어서, 상기 (c) 단계에서는 상기 블랭크의 다른 부분을 상기 제2 성형 스틸을 통해 제3 설정온도 범위로서 서냉하며 페라이트 및 베이나이트로 상 변태되도록 상기 제3 설정온도 범위가 섭씨 400도 내지 700도를 만족할 수 있다.Further, in the hot stamping method according to the embodiment of the present invention, in the step (c), the other part of the blank is slowly cooled through the second forming steel to a third set temperature range, and the phase transformation with ferrite and bainite The third set temperature range may be 400 to 700 degrees Celsius.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핫 스탬핑 방법에 있어서, 상기 (c) 단계에서는 상기 제1 성형 스틸 내부의 냉각채널을 통해 냉각매체를 유동시킬 수 있다.Further, in the hot stamping method according to the embodiment of the present invention, in the step (c), the cooling medium may flow through the cooling channel in the first forming steel.
본 발명의 실시 예들은 핫 스탬핑 금형의 하형 및 상형에 열 전도도가 서로 다른 이종의 성형 스틸을 채용하여 고 강도부와 연화부를 가진 핫 스탬핑 부품을 성형할 수 있으므로, 핫 스탬핑 부품의 연화부를 성형하기 위한 종래 기술의 카트리지 히터를 삭제할 수 있다.Embodiments of the present invention can form a hot stamping part having a high strength part and a softened part by employing different types of molded steel different in thermal conductivity from the lower mold and the upper mold of the hot stamping mold, The cartridge heater of the prior art can be eliminated.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 카트리지 히터를 핫 스탬핑 금형에서 삭제할 수 있으므로, 금형의 제작에 따른 원가를 절감할 수 있고, 금형의 설정된 온도 유지를 통해 핫 스탬핑 부품의 품질 산포를 줄일 수 있으며, 이로 인해 핫 스탬핑 부품의 품질 확보가 가능하고 생산성 또한 향상시킬 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, since the cartridge heater can be eliminated from the hot stamping mold, the manufacturing cost of the mold can be reduced, and the quality scattering of the hot stamping component can be reduced by maintaining the set temperature of the mold. It is possible to secure the quality of the hot stamping parts and improve the productivity.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 핫 스탬핑 장치가 적용되는 핫 스탬핑 부품 제조 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 핫 스탬핑 장치에 의해 성형된 핫 스탬핑 부품을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 핫 스탬핑 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 핫 스탬핑 장치를 이용하여 핫 스탬핑 부품을 성형하는 방법을 설명하기 위한 플로우-차트이다.These drawings are for the purpose of describing an exemplary embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a schematic view of a hot stamping part manufacturing system to which a hot stamping apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a view showing a hot stamping part formed by a hot stamping apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are views schematically showing a hot stamping apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart for explaining a method of forming a hot stamping part using a hot stamping apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.
그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In the following detailed description, the names of components are categorized into the first, second, and so on in order to distinguish them from each other in the same relationship, and are not necessarily limited to the order in the following description.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.It should be noted that terms such as " ... unit ", "unit of means "," part of item ", "absence of member ", and the like denote a unit of a comprehensive constitution having at least one function or operation it means.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 핫 스탬핑 장치가 적용되는 핫 스탬핑 부품 제조 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a schematic view of a hot stamping part manufacturing system to which a hot stamping apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 핫 스탬핑 장치(100)는 대략 600MPa급의 강판을 1500MPa급 초고장력강의 차체 부품으로 핫 스탬핑 성형하기 위한 핫 스탬핑 부품 제조 시스템(1)에 적용될 수 있다.Referring to FIG. 1, a
예를 들면, 상기 핫 스탬핑 부품 제조 시스템(1)은 자동차의 센터 필러, 루프 레일, 범퍼, 임팩트 빔 등과 같은 충돌부재의 차체 부품을 핫 스탬핑 기술로서 제작할 수 있다.For example, the hot stamping
더 나아가, 상기 차체 부품으로서의 핫 스탬핑 부품(101)은 도 2에서와 같이, 보론강과 같은 원 소재(이하에서는 "블랭크" 라고 한다)를 일정 구간 가열 및 급랭하여 고강도부(103) 및 연화부(105)의 국부 형상을 갖는 센터 필러 아웃터 판넬을 포함할 수 있다.2, the
부연 설명하면, 상기에서와 같은 핫 스탬핑 부품(101)은 프레스 성형 및 냉각을 통해 고 강도부(103) 및 저강도부로서의 연화부(105)를 포함하고 있다. 상기 고강도부(103)는 차체의 루프 측에 접합되며, 차량의 충돌 또는 전복 시 승객을 보호하는 부분으로, 대략 1500MPa 이상의 인장 강도를 갖는다. 그리고 상기 연화부(105)는 차체의 하부에 접합되며, 차량의 충돌 또는 전복 시 충격을 흡수하는 부분으로, 대략 800 내지 1000MPa의 인장 강도를 갖는다.In other words, the
이와 같은 핫 스탬핑 부품(101)을 핫 스탬핑 성형기술로서 제조하기 위한 핫 스탬핑 부품 제조 시스템(1)은 열처리성이 우수한 보론 강판 등으로부터 절단된 블랭크(3)를 가열로(5)에서 설정된 온도로 가열한다.The hot stamping
그리고, 상기 핫 스탬핑 부품 제조 시스템(1)은 가열로(5)에서 가열된 블랭크(3)를 본 발명의 실시 예에 따른 핫 스탬핑 장치(100)의 금형 구조를 통해 성형 및 냉각하며 핫 스탬핑 성형한다.The hot stamping
더 나아가, 상기 핫 스탬핑 부품 제조 시스템(1)은 상기한 바와 같이 핫 스탬핑 성형된 성형 제품을 레이저에 의해 트리밍/피어싱 가공하며, 핫 스탬핑 부품(101)으로서의 센터 필러 아웃터 판넬을 제작할 수 있다.Further, the hot stamping
한편, 본 발명의 보호범위는 차체 부품으로서의 상기 핫 스탬핑 부품(101)을 제조하는 것에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 다양한 종류 및 용도의 구조물에 채용되는 스틸 부품(고강도부와 연화부를 가진 부품)을 핫 스탬핑 성형하는 것이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.On the other hand, the protection range of the present invention should not be construed as being limited to manufacturing the
본 발명의 실시 예에 따른 상기 핫 스탬핑 장치(100)는 핫 스탬핑 부품(101)의 연화부(105)를 성형하기 위한 종래 기술의 카트리지 히터를 삭제할 수 있는 금형 구조를 제공한다.The
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 핫 스탬핑 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.3 and 4 are views schematically showing a hot stamping apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핫 스탬핑 장치(100)는 기본적으로, 하형(10)과 그 하형(10)에 대해 상하 방향으로 이동 가능한 상형(30)을 포함하고 있다.2 to 4, the
하기에서의 구성 요소들은 하형(10) 및 상형(30)에 구성되는 바, 그 하형(10) 및 상형(30)은 하기의 구성 요소들을 지지하는 것으로서, 하나의 금형 프레임 또는 둘 이상으로 구획된 금형 프레임으로 구성될 수 있다.The
또한, 상기 하형(10) 및 상형(30)에는 하기의 구성 요소들을 지지하기 위한 브라켓, 바아, 로드, 플레이트, 하우징, 케이스, 블록, 격벽, 리브, 레일, 칼라 등과 같은 각종 부속요소들을 포함할 수 있다.The
그러나, 상기한 각종 부속요소들은 이하에서 설명될 구성 요소들을 하형(10) 및 상형(30)에 설치하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 하형(10) 및 상형(30)으로 통칭한다.However, since the above-described various accessory elements are provided for installing the components to be described below in the
이와 같은 상기 하형(10) 및 상형(30)은 가열로(5)에서 제1 설정온도 범위로 가열된 블랭크(3)를 성형 및 냉각하는 핫 스탬핑 금형으로서, 상형(30)은 슬라이더를 통하여 하형(10)에 대해 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다. 즉, 상기 상형(30)은 하강하여 하형(10)과 합형되며 그 하형(10) 상에 로딩된 블랭크(3)를 프레스 성형할 수 있다. 그리고 상기 상형(30)은 상승하며 하형(10)으로부터 이형될 수 있다.The
여기서, 상기 가열로(5)에서는 블랭크(3)가 풀오스테나이트로 상 변태되는 온로서, 예를 들면, 섭씨 900 내지 950도의 설정된 온도 범위로 블랭크(3)를 가열한다.Here, in the heating furnace 5, as the temperature at which the blank 3 is phase-transformed to full austenite, the blank 3 is heated to a set temperature range of, for example, 900 to 950 degrees Celsius.
본 발명의 실시 예에서, 상기 하형(10)과 상형(30)은 서로 맞물리며 핫 스탬핑 부품(101)의 고 강도부(103)에 대응하는 블랭크(3)의 일 부분을 성형하는 제1 성형 스틸(11, 31)과, 서로 맞물리며 핫 스탬핑 부품(101)의 연화부(105)에 대응하는 블랭크(3)의 다른 부분을 성형하는 제2 성형 스틸(13, 33)을 포함하고 있다.In the embodiment of the present invention, the
상기 하형(10)에서 제1 및 제2 성형 스틸(11, 13)은 상호 인접하게 배치되며, 상기 상형(30)에서 제1 및 제2 성형 스틸(31, 33)은 상호 인접하게 배치된다. 그리고 상기 하형(10)의 제1 및 제2 성형 스틸(11, 13)은 상형(30)의 제1 및 제2 성형 스틸(31, 33)과 서로 맞물리며 블랭크(3)의 일 부분 및 다른 부분을 설정된 형상으로 성형 및 냉각할 수 있다.In the
이에, 상기 하형(10) 및 상형(30)의 제1 성형 스틸(11, 31)에는 핫 스탬핑 부품(101)의 고 강도부(103)에 대응하는 블랭크(3)의 일 부분을 설정된 형태로 성형하기 위한 성형면을 형성하고 있다. 그리고 상기 하형(10) 및 상형(30)의 제2 성형 스틸(13, 33)은 핫 스탬핑 부품(101)의 연화부(105)에 대응하는 블랭크(3)의 다른 부분을 설정된 형태로 성형하기 위한 성형면을 형성하고 있다.A portion of the blank 3 corresponding to the
본 발명의 실시 예에서, 상기 하형(10) 및 상형(30)의 제1 성형 스틸(11, 31)은 핫 스탬핑 부품(101)의 고 강도부(103)에 대응하는 블랭크(3)의 일 부분을 제2 설정온도 범위로 급랭하며 성형하기 위해 고열전도 금형 강으로 구비된다. 이 경우 상기 블랭크(3)의 일 부분은 마르텐사이트로 상 변태되는 제2 설정온도 범위로써 제1 성형 스틸(11, 31)에 의해 섭씨 25도 내지 150도의 온도 범위로 급랭하며 설정된 형상으로 성형된다.The first molded
예를 들면, 상기한 제1 성형 스틸(11, 31)은 35~55W/(m.K)의 열 전도도를 가지는데, 더 나아가서는 45W/(m.K)의 열 전도도를 가지며, 1400MPa 보다 큰 인장 강도를 갖는 Cr-W 강, Cr-W-Mn 강, 및 고C-고Cr 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.For example, the first formed
더 나아가, 상기 제1 성형 스틸(11, 31)을 통해 블랭크(3) 일 부분의 용이한 급랭을 위해 제1 성형 스틸(11, 31)의 내부에는 냉각매체가 흐르는 냉각 채널(19, 39)이 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에서, 상기 하형(10) 및 상형(30)의 제2 성형 스틸(13, 33)은 핫 스탬핑 부품(101)의 연화부(105)에 대응하는 블랭크(3)의 다른 부분을 제3 설정온도 범위로 서냉하며 성형하기 위해 저열전도 금형 강으로 구비된다. 이 경우 상기 블랭크(3)의 다른 부분은 페라이트 및 베이나이트로 상 변태되는 제3 설정온도 범위로써 제2 성형 스틸(13, 33)에 의해 섭씨 400도 내지 700도의 온도 범위로 서냉하며 설정된 형상으로 성형된다.In the embodiment of the present invention, the second forming
예를 들면, 상기 제2 성형 스틸(13, 33)은 제1 성형 스틸(11, 31) 보다 상대적으로 작은 15~30W/(m.K)의 열 전도도를 가지는데, 더 나아가서는 20W/(m.K)의 열 전도도를 가지며, 860MPa 보다 크고 1000MPa 보다 작은 인장 강도를 갖는 Ni-Cr 혹은 Ni-Cr-Mo 강으로 이루어질 수 있다.For example, the second formed
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 핫 스탬핑 장치(100)를 이용한 핫 스탬핑 방법을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a hot stamping method using the
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 핫 스탬핑 장치를 이용하여 핫 스탬핑 부품을 성형하는 방법을 설명하기 위한 플로우-차트이다.5 is a flow chart for explaining a method of forming a hot stamping part using a hot stamping apparatus according to an embodiment of the present invention.
앞서 개시한 도면들 및 도 5를 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 보론 강판으로부터 절단된 블랭크(3)를 제공하고(S11 단계), 그 블랭크(3)를 가열로(5)에서 제1 설정온도 범위로 가열한다(S12 단계). 상기 가열로(5)에서는 블랭크(3)가 풀오스테나이트로 상 변태되는 온도인 섭씨 900 내지 950도로 블랭크(3)를 가열한다.5, a blank 3 cut from a boron steel sheet is provided (step S11), and the blank 3 is placed on a first furnace 5 in a heating furnace 5 And is heated to the set temperature range (step S12). In the heating furnace 5, the blank 3 is heated at a temperature of 900 to 950 degrees Celsius, which is the temperature at which the blank 3 is phase-transformed to full austenite.
그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같이 가열된 블랭크(3)를 하형(10)의 제1 및 제2 성형 스틸(11, 13) 상에 로딩하고, 상형(30)을 하형(10)과 합형하여 그 블랭크(3)를 냉각하며 설정된 형상으로 핫 스탬핑 성형한다(S13 단계).Then, in the embodiment of the present invention, the heated blank 3 is loaded on the first and second formed
상기 S13 단계에서는 하형(10) 및 상형(30)의 제1 성형 스틸(11, 31)에 의해 블랭크(3)의 일 부분(3a)을 제2 설정온도 범위로 급랭하며 설정된 형상으로 성형한다. 여기서, 상기 제1 성형 스틸(11, 31)이 35~55W/(m.K)의 열 전도도를 가진 고 열전도 금형 강으로 구비되어 있기 때문에, 제1 성형 스틸(11, 31)에 의해 블랭크(3)의 일 부분(3a)을 마르텐사이트로 상 변태되는 섭씨 25도 내지 150도의 온도 범위로 급랭하며 설정된 형상으로 성형할 수 있다. 더 나아가, 이 과정에서는 상기 제1 성형 스틸(11, 31) 내부의 냉각 채널(19, 39)을 통해 냉각매체를 유동시키며 제1 성형 스틸(11, 31)을 통한 블랭크(3) 일 부분(3a)의 급랭을 도모할 수 있다.In step S13, a part 3a of the blank 3 is quenched to a second set temperature range by the first forming
이와 동시에, 상기 S13 단계에서는 하형(10) 및 상형(30)의 제2 성형 스틸(13, 33)에 의해 블랭크(3)의 다른 부분(3b)을 제3 설정온도 범위로 서냉하며 설정된 형상으로 성형한다. 여기서, 제2 성형 스틸(13, 33)이 15~30W/(m.K)의 열 전도도를 가진 저 열전도 금형 강으로 구비되어 있기 때문에, 제2 성형 스틸(13, 33)에 의해 블랭크(3)의 다른 부분(3b)을 페라이트 및 베이나이트로 상 변태되는 섭씨 400도 내지 700도의 온도 범위로 서냉하며 설정된 형상으로 성형할 수 있다.At the same time, in step S13, the
그런 다음, 본 발명의 실시 예에서는 하형(10) 및 상형(30)에 의해 핫 스탬핑 성형된 제품을 외부로 취출하고, 그 성형된 제품을 레이저에 의해 트리밍/피어싱 가공하면(S14 단계), 본 발명의 실시 예에 의한 핫 스탬핑 부품(101)으로서의 센터 필러 아웃터 판넬을 제작할 수 있다.Then, in the embodiment of the present invention, the product hot-stamp-molded by the
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기한 바와 같은 하형(10)의 제1 및 제2 성형 스틸(11, 13)과 상형(30)의 제1 및 제2 성형 스틸(31, 33)에 의해 블랭크(3)의 일 부분(3a)이 고 강도부(103)로 성형되며, 블랭크(3)의 다른 부분(3b)이 연화부(105)로 성형된 핫 스탬핑 부품(101)을 제작할 수 있다. 여기서, 상기 핫 스탬핑 부품(101)의 고강도부(103)는 대략 1500MPa 이상의 인장 강도를 가지며, 연화부(105)는 대략 800 내지 1000MPa의 인장 강도를 갖는다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the first and second formed
지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, 하형(10) 및 상형(30)에 열 전도도가 서로 다른 이종의 성형 스틸을 채용하여 고 강도부(103)와 연화부(105)를 가진 핫 스탬핑 부품(101)을 핫 스탬핑 성형할 수 있으므로, 핫 스탬핑 부품(101)의 연화부(105)를 성형하기 위한 종래 기술의 카트리지 히터를 삭제할 수 있다.According to the embodiment of the present invention as described so far, the
이로써, 본 발명의 실시 예에서는 카트리지 히터를 핫 스탬핑 금형에서 삭제할 수 있으므로, 금형의 제작에 따른 원가를 절감할 수 있고, 금형의 설정된 온도 유지를 통해 핫 스탬핑 부품의 품질 산포를 줄일 수 있으며, 이로 인해 핫 스탬핑 부품의 품질 확보가 가능하고 생산성 또한 향상시킬 수 있다.As a result, in the embodiment of the present invention, since the cartridge heater can be eliminated from the hot stamping mold, it is possible to reduce the manufacturing cost of the mold and to reduce the quality scattering of the hot stamping component by maintaining the set temperature of the mold, It is possible to secure the quality of the hot stamping parts and improve the productivity.
이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Other embodiments may easily be proposed by adding, changing, deleting, adding, etc., but this is also within the scope of the present invention.
1... 핫 스탬핑 부품 제조 시스템
3... 블랭크
3a... 블랭크의 일 부분
3b... 블랭크의 다른 부분
5... 가열로
10... 하형
11, 31... 제1 성형 스틸
13, 33... 제2 성형 스틸
19, 39... 냉각 채널
30... 상형
101... 핫 스탬핑 부품
103... 고 강도부
105... 연화부1 ... Hot stamping parts manufacturing system
3 ... blank
3a ... one part of the blank
3b ... another part of the blank
5 ... heating furnace
10 ... bottom type
11, 31 ... First forming steel
13, 33 ... 2nd forming steel
19, 39 ... cooling channel
30 ... upper
101 ... Hot stamping parts
103 ... high strength part
105 ... softened portion
Claims (11)
기 설정된 온도로 가열된 블랭크의 하면과 상면을 가압하며 상기 핫 스탬핑 부품을 성형하는 하형과 상형을 포함하고,
상기 하형과 상형은, 서로 맞물리며 상기 핫 스탬핑 부품의 고 강도부에 대응하는 블랭크의 일 부분을 성형하는 제1 성형 스틸과, 서로 맞물리며 상기 핫 스탬핑 부품의 연화부에 대응하는 블랭크의 다른 부분을 성형하는 제2 성형 스틸을 포함하며,
상기 제1 성형 스틸은 고열전도 금형 강으로 구비되고, 상기 제2 성형 스틸은 저열전도 금형 강으로 구비되는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 장치.A hot stamping apparatus for forming a hot stamping part having a high strength part and a softened part,
A lower mold and an upper mold for pressing the lower surface and the upper surface of the blank heated to a predetermined temperature and molding the hot stamping component,
The lower mold and the upper mold having a first molding steel which engages with each other and forms a part of the blank corresponding to the high strength portion of the hot stamping component and a second molding steel which engages with and molds another portion of the blank corresponding to the softening portion of the hot stamping component And a second molded steel,
Wherein the first forming steel is provided as a high heat conductive metal steel, and the second forming steel is provided as a low heat conductive metal steel.
상기 제1 성형 스틸은,
상기 블랭크의 일 부분을 기 설정된 온도로 급랭하되, Cr-W 강, Cr-W-Mn 강, 및 고C-고Cr 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first formed steel comprises:
Wherein one portion of the blank is quenched to a predetermined temperature and is made of any one of Cr-W steel, Cr-W-Mn steel, and high C-high Cr.
상기 제2 성형 스틸은,
상기 블랭크의 다른 일 부분을 기 설정된 온도로 서냉하되, Ni-Cr 혹은 Ni-Cr-Mo 강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 장치.3. The method of claim 2,
The second formed steel has a shape,
Wherein the other part of the blank is slowly cooled to a predetermined temperature, and is made of Ni-Cr or Ni-Cr-Mo steel.
상기 제1 성형 스틸은 35~55W/(m.K)의 열 전도도를 가지며, 1400MPa 보다 큰 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first shaped steel has a thermal conductivity of 35 to 55 W / (mK) and a tensile strength of greater than 1400 MPa.
상기 제2 성형 스틸은 15~30W/(m.K)의 열 전도도를 가지며, 860MPa 보다 크고 1000MPa 보다 작은 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the second shaped steel has a thermal conductivity of 15 to 30 W / (mK) and a tensile strength of greater than 860 MPa and less than 1000 MPa.
상기 제1 성형 스틸의 내부에는 냉각매체가 흐르는 냉각 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 장치.The method according to claim 1,
Wherein a cooling channel through which the cooling medium flows is formed inside the first formed steel.
(a) 블랭크를 가열하는 단계;
(b) 상기 가열된 블랭크를 하형에 로딩하는 단계; 및
(c) 상기 블랭크를 상형으로 가압하며, 상기 핫 스탬핑 부품의 고 강도부에 대응하는 블랭크의 일 부분을 상기 하형 및 상형의 제1 성형 스틸을 통해 성형하고, 상기 핫 스탬핑 부품의 연화부에 대응하는 블랭크의 다른 부분을 상기 하형 및 상형의 제2 성형 스틸을 통해 성형하는 단계;
를 포함하며,
상기 (c) 단계에서는 상기 제1 성형 스틸로서 고열전도 금형 강을 제공하며, 상기 제2 성형 스틸로서 저열전도 금형 강을 제공하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 방법.A hot stamping method for forming a hot stamping part having a high strength part and a softened part,
(a) heating the blank;
(b) loading the heated blank into the lower mold; And
(c) pressing the blank into an upper mold, shaping a portion of the blank corresponding to the high strength portion of the hot stamping component through the lower mold and the upper mold of the first forming steel, Molding another portion of the blank through the lower mold and the upper mold second molding steel;
/ RTI >
Wherein in the step (c), the high-heat-conduction mold steel is provided as the first formed steel, and the low-heat-conductive metal steel is provided as the second formed steel.
상기 (a) 단계에서는,
보론강으로서의 상기 블랭크를 제1 설정온도 범위로 가열하며 풀오스테나이트로 상 변태되도록 제1 설정온도 범위가 섭씨 900 내지 950도를 만족하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 방법.8. The method of claim 7,
In the step (a)
Characterized in that the blank as the boron steel is heated to the first set temperature range and the first set temperature range is 900 to 950 degrees Celsius so as to be phase transformed to full austenite.
상기 (c) 단계에서는,
상기 블랭크의 일 부분을 상기 제1 성형 스틸을 통해 제2 설정온도 범위로서 급랭하며 마르텐사이트로 상 변태되도록 상기 제2 설정온도 범위가 섭씨 25도 내지 150도를 만족하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 방법.8. The method of claim 7,
In the step (c)
Characterized in that a part of the blank is rapidly quenched as a second set temperature range through the first forming steel and the second set temperature range is in the range of 25 to 150 degrees Celsius to be phase transformed into martensite .
상기 (c) 단계에서는,
상기 블랭크의 다른 부분을 상기 제2 성형 스틸을 통해 제3 설정온도 범위로서 서냉하며 페라이트 및 베이나이트로 상 변태되도록 상기 제3 설정온도 범위가 섭씨 400도 내지 700도를 만족하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 방법.10. The method of claim 9,
In the step (c)
The other portion of the blank is gradually cooled to a third set temperature range through the second formed steel and the third set temperature range is set to be in the range of 400 to 700 degrees centigrade for phase transformation to ferrite and bainite. Stamping method.
상기 (c) 단계에서는,
상기 제1 성형 스틸 내부의 냉각채널을 통해 냉각매체를 유동시키는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 방법.10. The method of claim 9,
In the step (c)
Wherein the cooling medium flows through a cooling channel inside the first forming steel.
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Cited By (2)
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KR20200063321A (en) * | 2018-11-20 | 2020-06-05 | 한국생산기술연구원 | Manufacturing method of hot stamping parts for local multifunctional materials by using three-dimensional lamination technology |
KR20210051693A (en) * | 2019-10-31 | 2021-05-10 | 조일공업주식회사 | Forming method of impact beam for car |
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- 2016-10-24 KR KR1020160138367A patent/KR20180044621A/en not_active Application Discontinuation
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