KR20190018497A - 핫 스탬프 성형품, 자동차 부재 및 핫 스탬프 성형품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

이 핫 스탬프 성형품은 1매의 강판으로 이루어지고, 천장판부와; 한 쌍의 종벽부와; 상기 천장판부와 상기 종벽부를 접속하면서도, 상기 천장판부의 외측을 향해 돌출되는 돌출부를 구비하고, 상기 돌출부는, 상기 천장판부로부터 기립하는 내벽부와, 상기 내벽부의 단부 에지로부터 외측으로 접힌 외벽부를 갖고, 상기 천장판부와 상기 돌출부가 이루는 각도가 80° 내지 90°이다.

Description

핫 스탬프 성형품, 자동차 부재 및 핫 스탬프 성형품의 제조 방법

본 발명은, 핫 스탬프 성형품, 자동차 부재 및 핫 스탬프 성형품의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2016년 7월 13일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2016-138962호, 및 2017년 4월 10일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2017-077432호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그것들의 내용을 여기에 원용한다.

자동차의 구조 부재(특히, 긴 자동차 부재)에는 충돌 안전 성능을 높이기 위해, 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성이 높은 것이 요구되고 있다. 이 요구에 대하여, 종래부터 다양한 제안이 이루어져 왔다.

예를 들어, 특허문헌 1은, 굽힘 압괴 특성을 높이는 것을 목적으로 하여, 강판이 3중으로 겹쳐 포개진 부분을 포함하는 충격 흡수 부재 및 그 제조 방법을 개시하고 있다. 특허문헌 2는, 축 압궤 특성을 높이는 것을 목적으로 하여, 강판이 3중으로 겹쳐 포개진 부분을 포함하는 충격 흡수 부재 및 그 제조 방법을 개시하고 있다.

또한, 특허문헌 3은, 주로 굽힘 강성을 높이는 것을 목적으로 하여, 천장벽부와 종벽부의 연결부에 형성된 보강부를 갖는 프레임 부품 및 그 제조 방법을 개시하고 있다. 그리고, 이 보강부는, 통 형상으로 둥글게 된 중첩부로 이루어진다.

일본 특허 공개2008-265609호 공보 일본 특허 공개2008-155749호 공보 일본 특허 공개2013-27894호 공보

최근 몇년간, 자동차의 구조 부재(이하, 자동차 부재라고도 부른다)에는, 자동차의 경량화 등을 위해 고강도화(높은 인장 강도)가 요구되고 있다. 그리고, 자동차 부재에는, 인장 강도가 높은 강판(이하, 「고장력 강판(하이텐재)」이라고도 부른다)이 사용되고 있다. 또한, 자동차 부재에는, 충돌 안전 성능을 보다 높이는 것도 요구되고 있다. 이들을 환언하면, 고강도이면서도 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성이 높은 프레스 성형품이 요구되고 있다.

한편, 고장력 강판은, 일반적으로 연성이 저하되기 때문에, 프레스 가공시에 균열 등의 성형 불량이 발생하기 쉽다.

특허문헌 1 내지 3에 개시된 방법을 사용하여 고장력 강판(예를 들어, 인장 강도가 780MPa 이상인 강판)을 프레스 가공하는 경우, 변형이 큰 중첩부에 있어서 균열 등의 성형 불량이 발생할 우려가 있다. 그 때문에, 특허문헌 1 내지 3에 개시된 방법에서는, 인장 강도가 높으면서도, 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성이 높은 프레스 성형품을 제조하는 것은 어렵다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 인장 강도가 높으면서도, 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성을 향상시키는 것이 가능한 핫 스탬프 성형품, 자동차 부재, 및 핫 스탬프 성형품의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하를 채용한다.

(1) 본 발명의 제1 형태에 관한 핫 스탬프 성형품은, 1매의 강판으로 이루어지는 핫 스탬프 성형품이며, 천장판부와; 한 쌍의 종벽부와; 상기 천장판부와 상기 종벽부를 접속하면서도, 상기 천장판부의 외측을 향해 돌출되는 돌출부를 구비하고, 상기 돌출부는, 상기 천장판부로부터 기립하는 내벽부와, 상기 내벽부의 단부 에지로부터 외측으로 접힌 외벽부를 갖고, 상기 천장판부와 상기 돌출부가 이루는 각도가 80° 내지 90°이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 양태에 있어서, 상기 돌출부의 상기 내벽부 및 상기 외벽부는 서로 맞닿아 있어도 된다.

(3) 상기 (1)에 기재된 양태에 있어서, 상기 돌출부의 상기 내벽부 및 상기 외벽부는 서로 접합되어 있어도 된다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 양태에 있어서, 상기 돌출부의 돌출 길이가 3mm 이상이어도 된다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 양태에 있어서, 상기 한 쌍의 종벽부의 단부에 접속되면서도, 서로 이격하도록 연장되는 한 쌍의 플랜지부를 더 구비하고 있어도 된다.

(6) 본 발명의 제2 형태에 관한 자동차 부재는, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 핫 스탬프 성형품과; 상기 핫 스탬프 성형품과 폐단면을 구성하도록 상기 핫 스탬프 성형품에 접합된 강판 부재를 구비한다.

(7) 상기 (6)에 기재된 양태에 있어서, 상기 천장판부의 내면 및 상기 종벽부의 내면 중 적어도 한쪽에 접합된 패치 부재를 더 구비하고 있어도 된다.

(8) 본 발명의 제3 형태에 관한 핫 스탬프 성형품의 제조 방법은, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 핫 스탬프 성형품을 제조하는 방법이며, 소재 강판을 압박하여, 오목부가 형성된 예비 성형품을 얻는 준비 공정과; 상기 예비 성형품을 가열하는 가열 공정과; 가열된 상기 예비 성형품을 프레스 가공하여, 상기 예비 성형품을 상기 핫 스탬프 성형품으로 성형하는 프레스 성형 공정을 갖고, 상기 프레스 성형 공정에서, 볼록부를 갖는 하형과, 상기 예비 성형품을 압박하는 펀치부를 가짐과 함께, 상기 하형을 향해 연직 방향으로 이동 가능한 상형과, 상기 볼록부를 사이에 두면서도, 상기 볼록부의 측면을 향해 수평 방향으로 이동 가능한 한 쌍의 슬라이드형을 갖는 프레스 장치를 사용하여, 상기 예비 성형품을, 상기 하형의 상기 볼록부가 상기 예비 성형품의 상기 오목부 내로 돌출되면서도, 상기 볼록부, 상기 펀치부 및 상기 한 쌍의 슬라이드형에 대하여 비접촉이 되도록, 상기 프레스 장치에 적재하고, 상기 펀치부 및 상기 한 쌍의 슬라이드형을 이동시켜, 상기 예비 성형품을 압박한다.

(9) 상기 (8)에 기재된 양태에 있어서, 이하와 같이 구성해도 된다: 상기 프레스 장치의 상기 상형이, 상기 슬라이드형에 대하여 대향하도록 배치되면서도, 상기 슬라이드형을 압박하는 슬라이드 압박형을 더 갖고, 상기 프레스 성형 공정에서, 상기 슬라이드 압박형이 상기 하형을 향해 이동함으로써, 상기 슬라이드형이 상기 슬라이드 압박형과 미끄럼 접촉하면서, 상기 예비 성형품을 압박한다.

(10) 상기 (8) 또는 (9)에 기재된 양태에 있어서, 상기 펀치부에 의한 압박이 완료된 후에, 상기 슬라이드형에 의한 압박이 완료되어도 된다.

(11) 본 발명의 제4 형태에 관한 핫 스탬프 성형품의 제조 방법은, 볼록부 및 상기 볼록부를 사이에 두면서도, 연직 방향으로 이동 가능한 한 쌍의 가동 플레이트를 갖는 하형과, 상기 볼록부를 향해 연직 방향으로 이동 가능한 펀치형과, 상기 펀치형을 사이에 두면서도, 상기 가동 플레이트 및 상기 볼록부를 향해 이동 가능한 한 쌍의 이동형을 갖는 프레스 장치를 사용하여, 상기 (5)에 기재된 핫 스탬프 성형품을 제조하는 방법이며, 소재 강판을 가열하는 공정과; 가열된 상기 소재 강판을 상기 볼록부와 비접촉이 되도록, 상기 한 쌍의 가동 플레이트에 적재하는 공정과; 상기 한 쌍의 이동형을 상기 소재 강판에 맞닿게 하면서 하강시켜, 상기 소재 강판을, 오목부를 갖는 변형 강판으로 성형하는 공정과; 상기 펀치형을 상기 볼록부를 향해 이동시키고, 상기 변형 강판을 압박하는 공정과; 상기 한 쌍의 이동형을 상기 펀치형을 향해 이동시켜, 상기 변형 강판을 압박하는 공정을 갖는다.

본 발명의 상기 각 양태에 의하면, 인장 강도가 높으면서도, 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성을 향상시키는 것이 가능한 핫 스탬프 성형품, 자동차 부재, 및 핫 스탬프 성형품의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레스 성형품(핫 스탬프 성형품)을 도시하는 사시도이다.
도 2는 상기 프레스 성형품을 도시하는 도면이며, 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우의 단면도(횡단면도)이다.
도 3a는 상기 프레스 성형품의 제1 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 3b는 상기 프레스 성형품의 제2 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 4는 상기 프레스 성형품의 제3 변형예를 도시하는 도면이며, 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우의 부분 단면도이다.
도 5a는 상기 프레스 성형품을 사용한 자동차 부재를 도시하는 도면이며, 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우의 단면도(횡단면도)이다.
도 5b는 상기 자동차 부재의 제1 변형예를 도시하는 횡단면도이다.
도 5c는 상기 자동차 부재의 제2 변형예를 도시하는 횡단면도이다.
도 6은 상기 프레스 성형품의 제조에 사용되는 예비 성형품의 일례를 도시하는 횡단면도이다.
도 7a는 상기 프레스 성형품을 제조하기 위한 프레스 장치를 도시하는 횡단면도이며, 단부가 하방으로 구부러진 예비 성형품을 적재한 상태를 도시하는 도면이다.
도 7b는 상기 프레스 장치에 의한 제조 방법의 다음을 도시하는 횡단면도이며, 상형과 하형으로 예비 성형품의 일부를 구속한 상태를 도시하는 도면이다.
도 7c는 상기 프레스 장치에 의한 제조 방법의 다음을 도시하는 횡단면도이다.
도 7d는 상기 프레스 장치에 의한 제조 방법의 다음을 도시하는 횡단면도이다.
도 8은 상기 프레스 장치의 변형예를 도시하는 횡단면도이다.
도 9a는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프레스 성형품의 제조 방법에 사용되는 프레스 장치를 도시하는 횡단면도이다.
도 9b는 상기 프레스 장치에 의한 제조 방법의 다음을 도시하는 횡단면도이다.
도 9c는 상기 프레스 장치에 의한 제조 방법의 다음을 도시하는 횡단면도이다.
도 9d는 상기 프레스 장치에 의한 제조 방법의 다음을 도시하는 횡단면도이다.
도 9e는 상기 프레스 장치에 의한 제조 방법의 다음을 도시하는 횡단면도이다.
도 10a는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 프레스 성형품의 제조 방법에 사용되는 프레스 장치를 도시하는 횡단면도이다.
도 10b는 상기 프레스 장치에 의한 제조 방법의 다음을 도시하는 횡단면도이다.
도 10c는 상기 프레스 장치에 의한 제조 방법의 다음을 도시하는 횡단면도이다.
도 10d는 상기 프레스 장치에 의한 제조 방법의 다음을 도시하는 횡단면도이다.
도 10e는 상기 프레스 장치에 의한 제조 방법의 다음을 도시하는 횡단면도이다.
도 11a는 실시예에서 사용한 샘플 1을 도시하는 횡단면도이다.
도 11b는 실시예에서 사용한 샘플 2를 도시하는 횡단면도이다.
도 11c는 실시예에서 사용한 샘플 3을 도시하는 횡단면도이다.
도 12는 3점 굽힘 시험을 설명하기 위한 도면이다.
도 13a는 각 샘플의 에너지 흡수량의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 13b는 각 샘플의 에너지 흡수량의 다른 예를 도시하는 그래프이다.
도 14는 3점 굽힘 시험에 있어서의, 샘플 1의 형상 변화의 일례를 도시하는 횡단면도이다.
도 15는 3점 굽힘 시험에 있어서의, 샘플 3의 형상 변화의 일례를 도시하는 횡단면도이다.
도 16a는 상기 자동차 부재의 제3 변형예를 도시하는 횡단면이다.
도 16b는 상기 자동차 부재의 제4 변형예를 도시하는 횡단면이다.
도 17a는 상기 프레스 성형품의 제5 변형예를 도시하는 횡단면도이다.
도 17b는 상기 프레스 성형품의 제6 변형예를 도시하는 횡단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 각 실시 형태 및 그 변형예에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써, 이들의 중복 설명을 생략한다.

(제1 실시 형태)

[핫 스탬프 성형품(프레스 성형품)]

우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형품에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 핫 스탬프 성형품을 「프레스 성형품」이라 부르는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 한 쌍의 종벽부와, 한 쌍의 종벽부의 단부를 연결하는 가상면과, 천장판부에 의해 둘러싸인 영역을 「프레스 성형품의 내측」이라 부르고, 종벽부 및 천장판부를 사이에 두고 당해 내측과는 반대측의 영역을 「프레스 성형품의 외측」이라 부르는 경우가 있다.

도 1 및 도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레스 성형품(100)(핫 스탬프 성형품)을 도시하는 도면이다. 또한, 도 1은 사시도이며, 도 2는 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우의 단면도(횡단면도)이다. 이하에서는, 도 2에 있어서의 상방(천장판부측)을 프레스 성형품(100)의 상방(외측)이라 부르고, 도 2에 있어서의 하방(플랜지부측)을 프레스 성형품(100)의 하방(내측)이라 부르는 경우가 있다.

프레스 성형품(100)은, 한 방향으로 긴 1매의 강판(101)으로 이루어지고, 핫스탬핑에 의해 1매의 소재 강판(블랭크)으로 제조된다. 프레스 성형품(100)의 인장 강도는, 예를 들어 590MPa 이상이지만, 780MPa 이상이어도 되고, 980MPa 이상이어도 되고, 1500MPa 이상이어도 되고, 1800MPa 이상이어도 된다. 프레스 성형품(100)의 인장 강도의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 2500MPa 이하이다. 또한, 프레스 성형품(100)의 제조시에 핫 스탬핑을 사용하기 위해, 프레스 성형품(100)의 인장 강도는, 재료인 소재 강판의 인장 강도보다도 높게 할 수 있다.

여기서, 소재 강판(블랭크)이란, 평판 형상의 강판이며, 제조되는 프레스 성형품의 형상에 따른 평면 형상을 갖는 것이다. 소재 강판의 두께 및 물성은, 프레스 성형품(100)에 요구되는 특성에 따라 선택된다. 예를 들어, 프레스 성형품(100)이 자동차의 구조 부재(자동차 부재)에 사용되는 경우, 그에 따른 소재 강판이 선택된다. 소재 강판의 두께는, 예를 들어 0.4mm 내지 4.0mm여도 되고, 0.8mm 내지 2.0mm여도 된다.

프레스 성형품(100)은, 각종 이동 수단(자동차, 이륜차, 철도 차량, 선박 또는 항공기 등)의 구조 부재, 또는 각종 기계의 구조 부재에 사용할 수 있다. 자동차의 구조 부재로서는, 예를 들어 사이드 실, 필러(프론트 필러, 프론트 필러 로어, 센터 필러 등), 루프 레일, 루프 아치, 범퍼, 벨트 라인 레인포스먼트 및 도어 임팩트 빔을 예시할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 프레스 성형품(100)은, 천장판부(112)와, 서로 평행한 한 쌍의 종벽부(111)와, 천장판부(112)와 이들 한 쌍의 종벽부(111)를 접속하면서도, 천장판부(112)의 상방(외측)을 향해 돌출되는 한 쌍의 돌출부(115)와, 한 쌍의 종벽부(111)에 대하여, 서로 이격하도록 접속된 한 쌍의 플랜지부(113)를 구비하고 있다.

각 종벽부(111), 천장판부(112) 및 각 플랜지부(113)는 평판 형상이다. 천장판부(112)는, 한 쌍의 종벽부(111)에 대하여 수직이면서도, 한 쌍의 돌출부(115)를 통해 한 쌍의 종벽부(111)를 서로 접속하고 있다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 플랜지부(113)는, 종벽부(111)의 하단부로부터 종벽부(111)에 대하여 수직이면서도 폭 방향 외측을 향해 연장되어 있다. 즉, 플랜지부(113)는, 외향 플랜지이면서도, 천장판부(112)와 평행하다.

한 쌍의 돌출부(115)는, 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우에, 이들의 단면 형상이 서로 선 대칭으로 되어 있다. 돌출부(115)는, 종벽부(111)와 천장판부(112)를 연결하는 경계부(114)(종벽부(111)를 포함하는 면과 천장판부(112)를 포함하는 면이 교차하는 위치)로부터 천장판부(112)에 대하여 수직이면서도, 상방을 향해 돌출되어 있다. 돌출부(115)는, 천장판부(112)의 외측 표면(112s)(천장판부(112)의 판 두께 방향에 있어서 서로 대향하는 한 쌍의 면 중, 외측을 향하는 면)으로부터 연속하여 기립하는 내벽부(101a)와, 이 내벽부(101a)의 선단(115t)(단부 에지)으로부터 내벽부(101a)의 외측(프레스 성형품(100)의 폭 방향 외측)으로 접혀 종벽부(111)에 접속된 외벽부(101b)를 갖고 있다. 즉, 돌출부(115)는 이중벽구조를 갖고 있다.

돌출부(115)에서는, 내벽부(101a)의 외면과 외벽부(101b)의 내면이 서로 맞닿아 있다. 즉, 내벽부(101a)와 외벽부(101b)가 접촉함으로써, 이들이 중첩되어, 중첩부(115d)가 형성되어 있다.

또한, 중첩부(115d)는, 전체로서는 평판 형상이다. 또한, 돌출부(115)를 제외한 프레스 성형품(100)의 횡단면(길이 방향에 수직인 단면)은, 해트 형상이다.

여기서, 종벽부(111)에 있어서의 비커스 경도 WHv에 대한, 돌출부(115)에 있어서의 비커스 경도 MHv의 비(MHv/WHv)는 0.95 이상이 되어 있어도 된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 천장판부(112)와 돌출부(115)가 이루는 각도를, 각도(X)(°)로 한다. 구체적으로는, 각도(X)는, 천장판부(112)의 외측 표면(112s)을 포함하는 면과, 중첩부(115d)의 표면(115ds)(중첩부(115d)에 있어서의 내벽부(101a)의 내면)을 포함하는 면이 이루는 각도를 말한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 프레스 성형품(100)에서는 천장판부(112)와 중첩부(115d)가 직교하고, 각도(X)는 90°이다. 각도(X)는 80° 내지 90°이면 되고, 85° 내지 90°인 것이 보다 바람직하다.

또한, 천장판부(112)에 미소한 요철이 형성되거나 하여 천장판부(112)의 일부가 평판 형상이 아닌 경우, 천장판부(112) 전체로서 평판으로 간주했을 때의 각도를, 천장판부의 각도(X)로 하면 된다.

종벽부(111)로부터 연장되는 외벽부(101b)와 종벽부(111) 사이에는, 단차부 또는 곡선부 등이 마련되어 있지 않으며, 외벽부(101b)와 종벽부(111)가 1매의 평판을 구성하도록 연속되어 있다. 이에 의해, 충돌시에 상기 단차부 또는 상기 곡선부에 하중이 집중되는 것을 방지할 수 있다.

돌출부(115)의 돌출 길이(D)(천장판부(112)의 내면으로부터 돌출부(115)의 선단(115t)까지의 거리: 도 11a 참조)는 3mm 이상이어도 되고, 5mm 이상, 10mm 이상 또는 15mm 이상이어도 된다. 또한, 돌출 길이(D)의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 25mm 이하이다.

한 쌍의 돌출부(115)는, 이들의 돌출 길이(D)가 서로 동등하게 되어 있다. 또한, 한 쌍의 돌출부(115)의 돌출 길이(D)는 서로 달라도 되지만, 이 경우, 양자의 차가, 긴 쪽의 돌출부의 돌출 길이(D)의 10％ 이내인 것이 바람직하다.

또한, 중첩부(115d)의 길이(중첩부(115d)의 하단으로부터 선단(115t)까지의 거리)는 돌출 길이(D)의 1배 이하이며, 예를 들어 돌출 길이(D)의 0.1 내지 1배이다. 또한, 중첩부(115d)의 길이는, 돌출 길이(D)의 0.5 내지 1배여도, 0.3 내지 0.8배여도 된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 중첩부(115d)는 통 형상으로 둥글게 되어 있지 않다. 즉, 중첩부(115d)의 단면 형상(길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우의 형상)은, 직선 형상이다. 또한, 중첩부(115d)에서는, 상술한 바와 같이 내벽부(101a) 및 외벽부(101b)가 서로 맞닿아 있다. 또한, 선단(115t) 이외의 영역에 있어서, 돌출부(115)를 구성하는 강판의 일부는 커브로 되어 있지만 절곡되어 있지 않다. 즉, 선단(115t)을 제외하고, 돌출부(115)에는 돌출부(115)의 외측을 향해 돌출되는 능선부가 없다.

도 2에 도시한 바와 같이, 프레스 성형품(100)의 내측에 있어서, 종벽부(111)와 천장판부(112)가 이루는 각도를 Y(°)로 한다. 그리고, 프레스 성형품(100)에서는, 각도(Y)는 90°이다. 또한, 각도(Y)는 90° 미만이어도 되고, 90° 내지 150°여도 된다. 또한, 천장판부(112)와 한 쌍의 종벽부(111)의 한쪽이 이루는 각도(Y), 및 천장판부(112)와 다른쪽의 종벽부(111)가 이루는 각도(Y)는, 양자의 차가 10° 이내인 것이 바람직하고, 동일한 것이 보다 바람직하다.

도 2에 도시한 바와 같이, 프레스 성형품(100)에서는, 종벽부(111)와 플랜지부(113)가 소정의 곡률 반경을 갖는 R부(116)를 통해 연속되어 있다. 이에 의해, 종벽부(111)와 플랜지부(113)의 경계에 하중이 집중되어 좌굴이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

마찬가지로, 천장판부(112)와 돌출부(115)는, R부를 통해 연속되어 있다. 이에 의해, 천장판부(112)와 돌출부(115)의 경계에 하중이 집중되어 좌굴이 발생하는 것을 억제할 수 있다. R부의 곡률 반경은, 돌출 길이(D)의 0.1 내지 1배인 것이 바람직하고, 돌출 길이(D)의 0.2 내지 0.8배인 것이 보다 바람직하고, 돌출 길이(D)의 0.2 내지 0.5배인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 길이 방향에 있어서의 일부의 영역에만 돌출부(115)가 형성됨과 함께, 다른 영역에 돌출부(115)가 형성되어 있지 않아도 된다(즉, 프레스 성형품(100)의 길이 방향 전체에 걸쳐서 돌출부(115)가 형성되지 않고, 프레스 성형품(100)의 길이 방향 일부에만 돌출부(115)가 형성되어 있어도 된다).

길이 방향의 일부에만 돌출부가 형성되어 있는 프레스 성형품(100)의 일례의 사시도를 도 3a에 도시한다. 도 3a의 프레스 성형품(100)에서는, 길이 방향의 양단의 영역(P2)에 돌출부(115)가 형성되어 있지 않고, 길이 방향의 중앙의 영역(P1)에 돌출부(115)가 형성되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 프레스 성형품(100)을 다른 부재와 조합하여 구조 부재로 한 경우에, 다른 부재가 형상의 제약을 받지 않고, 또한 원하는 충돌 안전 성능을 얻을 수 있다.

여기서, 도 3a에 도시한 바와 같은, 길이 방향의 일부에만 돌출부가 형성되어 있는 프레스 성형품은, 후술하는 본 실시 형태에 관한 제조 방법(2 공정에 의한 제조 방법)에 의해 제조할 수 있는 한편, 제2 실시 형태에 관한 제조 방법(1 공정에 의한 제조 방법)에 의해서는 제조할 수 없다. 단, 길이 방향의 전체에 걸쳐서 돌출부(115)가 형성된 프레스 성형품의 길이 방향의 양단에, 돌출부를 갖지 않는 다른 프레스 성형품을 용접 등에 의해 접합함으로써, 도 3a 또는 도 3b에 도시한 바와 같은 프레스 성형품을 제조할 수 있다(즉, 제2 실시 형태에 관한 제조 방법에 의해 제조된 프레스 성형품과, 돌출부를 갖지 않는 다른 프레스 성형품을 접합하면, 도 3a 또는 도 3b에 도시한 바와 같은 프레스 성형품을 제조할 수 있다).

또한, 길이 방향의 일부에만 돌출부가 형성되어 있는 프레스 성형품(100)의 다른 예의 사시도를 도 3b에 도시한다. 도 3b의 프레스 성형품(100)은, 센터 필러의 일례이다. 또한, 도 3b는, 프레스 성형품(100)을 센터 필러에 사용하는 경우의 일례이며, 돌출부(115)의 외측 에지를 굵은 선으로 나타내고 있다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 돌출부(115)를 구성하는 내벽부(101a) 및 외벽부(101b)는, 용접에 의해 서로 접합되어 있어도 된다. 즉, 중첩부(115d)에 대응하는 영역(A)에 있어서, 내벽부(101a)와 외벽부(101b)가 스폿 용접 또는 레이저 용접 등의 용접으로 접합되어 있어도 된다. 또한, 중첩부(115d)를 제외한 영역(B)에 있어서, 내벽부(101a)와 외벽부(101b)를 아크 용접(필렛 용접)에 의해 접합해도 된다.

또한, 돌출부(115)를 구성하는 내벽부(101a) 및 외벽부(101b)는 용접으로 한정되지 않으며, 예를 들어 접착제, 경납땜, 리벳, 볼트 체결 또는 마찰 교반 접합 등에 의해 접합되어 있어도 된다.

이상에 설명한 본 실시 형태에 관한 프레스 성형품(100)에 의하면, 천장판부(112)와 종벽부(111)를 이중벽의 돌출부(115)를 통해 접속하고 있기 때문에, 프레스 성형품의 강성을 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 3점 굽힘 변형을 발생시키는 하중이 프레스 성형품(100)에 입력되었을 때의, 프레스 성형품(100)의 변형을 작게 할 수 있다. 즉, 3점 굽힘 시험에 있어서, 종벽부(111)의 좌굴 발생을 억제할 수 있기 때문에, 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성(3점 굽힘 변형에 대한 에너지 흡수량)을 향상시킬 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 핫 스탬핑에 의해 인장 강도가 590MPa 이상인 강판으로 이루어지는 고강도의 프레스 성형품(100)으로 되어 있다. 따라서, 인장 강도가 높은 프레스 성형품(100)에 있어서, 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 돌출부(115)의 내벽부(101a)와 외벽부(101b)가 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 프레스 성형품(100)에 상기 하중이 입력되었을 때에, 내벽부(101a)와 외벽부(101b)의 이격(내벽부(101a)와 외벽부(101b)가 서로 이격되는 변형)을 방지할 수 있다. 즉, 돌출부(115)의 강성이 높은 상태인 채, 프레스 성형품(100)은 상기 하중을 받기 때문에, 프레스 성형품(100)의 변형을 더욱 억제할 수 있으며, 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.

[자동차 부재]

도 5a는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 자동차 부재(200a)를 도시하는 횡단면도이다. 자동차 부재(200a)는 한 방향으로 길면서도, 길이 방향에 수직인 단면이 중공이며, 프레스 성형품(100)과 뒤판(201)(강판 부재)으로 구성된다. 자동차 부재(200a)는, 예를 들어 사이드 실, 필러(프론트 필러, 프론트 필러 로어, 센터 필러 등), 루프 레일, 루프 아치, 범퍼, 벨트 라인 레인포스먼트 또는 도어 임팩트 빔이다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 자동차 구조 부재(200a)는 프레스 성형품(100)과, 이 프레스 성형품(100)의 한 쌍의 플랜지부(113)에 접합된 평판 형상의 뒤판(201)(강판 부재)을 구비하고 있다. 프레스 성형품(100)과 뒤판(201)은, 예를 들어 저항 스폿 용접 또는 레이저 용접 등의 용접에 의해 서로 접합되어 있다. 또한, 프레스 성형품(100)과 뒤판(201)의 접합 방법은 용접만으로 한정되지 않으며, 예를 들어 접착제, 경납땜, 리벳, 볼트 체결 또는 마찰 교반 접합 등이어도 된다.

도 5b는, 자동차 구조 부재(200a)의 제1 변형예를 도시하는 횡단면도이며, 자동차 구조 부재(200b)를 도시하는 도면이다. 도 5b에 도시한 바와 같이, 프레스 성형품(100)과, 이 프레스 성형품(100)의 한 쌍의 플랜지부(113)에 접합된, 한 쌍의 플랜지부(202a)를 갖는 단면 해트 형상의 뒤판(202)을 구비하는 자동차 구조 부재(200b)로 해도 된다.

도 5c는, 자동차 구조 부재(200a)의 제2 변형예를 도시하는 횡단면도이다. 도 5c에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 프레스 성형품(100)을, 이들의 플랜지부(113)가 서로 대향하도록 접합되어 이루어지는 자동차 구조 부재(200c)로 해도 된다. 또한, 자동차 구조 부재(200c)는, 한 쌍의 프레스 성형품(100)의 높이가 서로 달라도 되고, 동일해도 된다.

[핫 스탬프 성형품의 제조 방법]

이어서, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형품의 제조 방법(이하, 「프레스 성형품의 제조 방법」이라고도 부른다)에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 관한 프레스 성형품의 제조 방법은, 1매의 소재 강판을 프레스 가공하여 프레스 성형품(100)(핫 스탬프 성형품)을 얻기 위한 방법이며, 예비 성형품(301)을 준비하는 제1 공정과, 예비 성형품(301)을 핫 스탬핑(열간 프레스)에 의해 프레스 성형품(100)으로 성형하는 제2 공정을 갖는다. 가열된 강판은 연성이 높아지기 때문에, 제2 공정을 핫 스탬핑으로 행함으로써, 인장 강도가 높은 소재 강판을 프레스 성형품(100)으로 성형할 때의, 균열 등의 성형 불량 발생을 억제할 수 있음과 함께, 프레스 후의 급랭에 의해 인장 강도를 높일 수 있다.

도 6은, 프레스 성형품의 제조에 사용되는 예비 성형품의 일례를 도시하는 횡단면도이다. 우선, 제1 공정에서는, 예를 들어 인장 강도가 590MPa 이상인 1매의 소재 강판을 냉간으로 프레스 가공하여 소성 변형시킴으로써, 도 6에 도시한 프레스 성형품(100)을 제조하기 위한 예비 성형품(301)(변형 강판)을 얻는다. 도 6에 도시한 바와 같이, 예비 성형품(301)은 소성 변형되어 있기 때문에, 그 형상은 하중이 작용하지 않은 상태에 있어서 유지되어 있다. 또한, 보다 인장 강도가 높은 프레스 성형품을 제조하는 관점에서는, 소재 강판의 인장 강도는 780MPa 이상인 것이 보다 바람직하고, 980MPa 이상인 것이 바람직하고, 1200MPa 이상인 것이 바람직하고, 1500MPa 이상인 것이 보다 바람직하고, 1800MPa 이상인 것이 더욱 바람직하다. 소재 강판의 인장 강도의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 2500MPa 이하이다.

또한, 소재 강판으로부터 예비 성형품(301)으로의 변형은, 통상, 그다지 크지 않기 때문에 냉간 가공(냉간 프레스)으로 행하는 것이 가능하지만, 필요에 따라 열간 가공(예를 들어 열간 프레스)으로 행해도 된다.

또한, 소재 강판의 화학 조성에 대하여, 핫 스탬핑에 있어서 원하는 강도를 확보하기 위해, C량: 0.090 내지 0.400질량％, Mn: 1.00 내지 5.00질량％, B: 0.00050 내지 0.05000질량％로 하는 것이 바람직하다. 또한, ?칭 후의 인장 강도를 1500MPa 이상으로 하기 위한 소재 강판의 대표적인 화학 조성으로서는, C: 0.200질량％, Si: 0.0200질량％, Mn: 1.30질량％, Al: 0.030질량％, Ti: 0.02질량％, B: 0.00150질량％를 예시할 수 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 예비 성형품(301)은 단면이 해트 형상이며, U자 형상부(301a)와, 프레스 성형품(100)의 한 쌍의 플랜지부(113)에 대응하는 평탄부(301b)(플랜지부 상당부)를 갖는다. 그리고, 예비 성형품(301)에는, U자 형상부(301a)에 의해 오목부(302)(U자 형상부(301a) 내의 공간)가 형성되어 있다.

U자 형상부(301a)는, 프레스 성형품(100)의 한 쌍의 종벽부(111)에 대응하는 한 쌍의 종벽부 상당부(301aw)와, 프레스 성형품(100)의 천장판부(112)에 대응하는 천장판부 상당부(301at)와, 프레스 성형품(100)의 돌출부(115)에 대응하는 돌출부 상당부(301ae)를 갖는다. 예비 성형품(301)에서는, 천장판부 상당부(301at)에 대하여 한 쌍의 종벽부 상당부(301aw)가 동일한 방향으로 구부러져 있다. 바꾸어 말하면, 한 쌍의 종벽부 상당부(301aw)는, 천장판부 상당부(301at)의 한쪽의 주면측으로 구부러져 있다.

또한, 예비 성형품(301)은, 프레스 가공만으로 한정되지 않으며, 다른 방법에 의해 소재 강판을 변형시켜 성형되어도 된다.

여기서, U자 형상부(301a)의 길이(단면 길이)를 Lu라 한다. 또한, 프레스 성형품(100)에 있어서, 종벽부의 높이를 Hb(도 11a의 Hb1에 상당)라 하고, 2개의 종벽부간의 폭을 Wb(도 11a의 Wb1에 상당)라 한다. U자 형상부(301a)는, 종벽부 상당부(301aw) 및 천장판부 상당부(301at)에 더하여, 후술하는 공정에 의해 돌출부(115)가 되는 돌출부 상당부(301ae)를 갖는다. 그 때문에, 길이 Lu, 폭 Wb 및 높이 Hb는, Wb+2Hb<Lu의 관계를 만족한다. 또한, U자 형상부(301a)의 폭을 Wa라 하고, U자 형상부(301a)의 높이를 Ha라 한다. 이때, Wb≤Wa의 관계와 Wb+2Hb<Wa+2Ha의 관계가 만족된다. 또한, 도 6에 도시한 예비 성형품(301)의 U자 형상부(301a)에서는, 돌출부 상당부(301ae)와 다른 부분 사이에는 명확한 경계가 없다.

제2 공정은, 핫 스탬핑에 의해 행해진다. 즉, 가열된 강판을 프레스하여 급랭함으로써, 프레스 가공과 ?칭을 동시에 행한다.

구체적으로는, 제2 공정에서는, 우선 예비 성형품(301)을 소정의 ?칭 온도까지 가열한다. ?칭 온도는, 예비 성형품(301)이 오스테나이트화되는 A3 변태점(보다 구체적으로는 Ac3 변태점)보다도 높은 온도(예를 들어, Ac3 변태점보다 80℃ 이상 높은 온도)이며, 예를 들어 910℃ 이상이다. 이 가열은, 예를 들어 가열 장치를 사용하여 예비 성형품(301)을 가열함으로써 행해진다.

이어서, 가열된 예비 성형품(301)을 도 7a 내지 도 7d에 도시한 프레스 장치(10)에 적재하여, 프레스 가공한다. 도 7a 내지 도 7d는, 프레스 장치(10)를 도시하는 도면이며, 길이 방향에 수직인 단면으로 본 경우의 단면도(횡단면도)이다. 또한, 도 7a 내지 도 7d에서는, 플랜지부(113)가 되는 평탄부(301b)(도 6 참조)의 단부가 하방으로 구부러진 예비 성형품(301)을 프레스 가공하는 경우에 대하여 나타낸다.

도 7a에 도시한 바와 같이, 프레스 장치(10)는 하형(11)과, 이 하형(11)에 대향하도록 배치되면서도, 하형(11)을 향해 연직 방향으로 이동하는 상형(15)과, 하형(11)에 마련되면서도, 서로 대향하는 한 쌍의 캠형(슬라이드형)(21)을 구비하고 있다.

하형(11)은, 베이스부(12)와, 베이스부(12)에 마련되면서도, 상형(15)을 향해 돌출되는 볼록부(13)를 갖는다.

상형(15)은, 플레이트(16)와, 플레이트(16)의 폭 방향 단부에 마련되면서도, 서로 대향하는 한 쌍의 캠 압박형(17)(슬라이드 압박형)과, 이들 한 쌍의 캠 압박형(17) 사이에 배치되면서도, 신축 기구(18)를 통해 플레이트(16)에 고정된 펀치부(19)를 갖고 있다. 상형(15)은, 플레이트(16)가 프레스 성형기(도시하지 않음)에 설치되어, 하형(11)을 향해 연직 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.

한 쌍의 캠 압박형(17) 각각은, 하단을 향해 끝이 가늘어지는 형상을 갖고 있다. 구체적으로는, 상형(15)의 한 쌍의 캠 압박형(17) 각각은, 그 내면(17b)에 접속되면서도, 내면(17b)으로부터 이격됨에 따라 외면(17c)에 접근하도록 경사진 경사면(17a)을 갖는다. 즉, 경사면(17a)은, 내면(17b)에 수직인 방향(폭 방향 또는 수평 방향)으로부터 본 경우에, 내면(17b)으로부터 선단(하단)을 향해 넓어지는 면이다.

상형(15)의 신축 기구(18)에는, 스프링 또는 유압 실린더 등을 사용할 수 있다.

하형(11)의 베이스부(12)에는, 볼록부(13)를 사이에 두면서도, 한 쌍의 캠 압박형(17)과 대향하도록 한 쌍의 캠형(슬라이드형)(21)이 마련되어 있다. 한 쌍의 캠형(21) 각각은, 캠 압박형(17)의 경사면(17a)과 평행하면서도, 이 경사면(17a)에 맞닿는 경사면(21a)을 갖고 있다.

캠형(21)의 경사면(21a)은, 캠 압박형(17)이 캠형(21)을 향해 하강(연직 방향으로 이동)함으로써, 캠 압박형(17)의 경사면(17a)과 맞닿는다. 그리고, 이 상태로부터 캠 압박형(17)을 더욱 하강시킴으로써, 캠형(21)의 경사면(21a)이 캠 압박형(17)의 경사면(17a)에 미끄럼 접촉하면서, 캠형(21)은 하형(11)의 볼록부(13)의 측면(13b)을 향해 이동한다(즉, 폭 방향 내측을 향해 이동한다).

상형(15)의 펀치부(19), 하형(11)의 볼록부(13) 및 한 쌍의 캠형(21)은, 예비 성형품(301)을 냉각 가능하게 구성되어 있다. 예를 들어, 상형(15)의 펀치부(19), 하형(11)의 볼록부(13) 및 한 쌍의 캠형(21)은, 이들의 내부를 냉각수가 순환함으로써 예비 성형품(301)을 냉각 가능하게 되어 있다. 이러한 냉각된 금형을 사용하여 예비 성형품(301)을 프레스 가공함으로써, 가열된 예비 성형품(301)을 프레스 가공하면서 급랭할 수 있다. 즉, 프레스 성형과 ?칭을 동시에 행할 수 있다. 또한, 가열된 예비 성형품(301)을 프레스 장치(10)에 의해 냉각할 때의 냉각 속도는, 30℃/s 이상이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 하형(11)의 볼록부(13) 및 한 쌍의 캠형(21)은, 가열된 예비 성형품(301)을 30℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각하는 것이 바람직하다.

도 7a에 도시한 바와 같이, 제2 공정에서는, 우선 미리 가열된 예비 성형품(301)을, 오목부(302) 내에 볼록부(13)가 돌출되도록 하형(11)에 적재한다. 이때, 예비 성형품(301)은, 하형(11)의 볼록부(13), 상형(15)의 펀치부(19) 및 한 쌍의 캠형(21)에 대하여 접촉하지 않도록 하형(11)에 적재한다. 여기서, 상술한 바와 같이, 하형(11)의 볼록부(13), 상형(15)의 펀치부(19) 및 한 쌍의 캠형(21)은, 열간 프레스 후의 예비 성형품(301)의 냉각 때문에, 냉각 상태에 있다. 그 때문에, 가열된 예비 성형품(301)을 하형(11)에 적재할 때에, 가열된 예비 성형품(301)이 하형(11)의 볼록부(13), 상형(15)의 펀치부(19) 및 한 쌍의 캠형(21)과 접촉하면, 열간 프레스 전에 예비 성형품(301)이 냉각되어 그 온도가 저하된다. 그 때문에, 예비 성형품(301)을 하형(11)의 볼록부(13), 상형(15)의 펀치부(19) 및 한 쌍의 캠형(21)에 대하여 접촉하지 않도록, 하형(11)에 적재함으로써, 열간 프레스 전에 예비 성형품(301)이 냉각되어 그 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 인장 강도가 높은 예비 성형품(301)을, Ac3 변태점 이상의 온도(예를 들어, Ac3 변태점보다 80℃ 이상 높은 온도)로 유지하면서 프레스 가공할 수 있기 때문에, 균열 등의 성형 불량 발생을 억제할 수 있음과 함께, 프레스 후의 예비 성형품(301)을 급랭할 수 있다.

또한, 도 7a에 도시한 바와 같이, 프레스 장치(10)에서는 하방으로 구부러진, 예비 성형품(301)의 평탄부(301b)의 단부에 대응하는 오목부가 하형(11)의 베이스부(12)에 마련되어 있다. 이러한 오목부를 마련함으로써, 평탄부(301b)의 단부를, 캠형(21)의 하면과 베이스부(12) 사이에 넣는 것이 용이해진다.

이어서, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상형(15)을 하강시켜(하형(11)을 향해 연직 방향으로 이동시켜), 예비 성형품(301) 중, 프레스 성형품(100)의 천장판부가 되는 부분을 펀치부(19)에 의해 압박한다. 이때, 펀치부(19)는, 신축 기구(18)에 의해 볼록부(13)의 상면(13a)을 향해 가압되어 있기 때문에, 예비 성형품(301)을 압박할 수 있다. 그리고, 예비 성형품(301)의 천장판부가 되는 부분은, 펀치부(19)와 볼록부(13)의 상면(13a) 사이에 끼워져 구속된다. 그리고, 예비 성형품(301)의 당해 부분은, 펀치부(19) 및 볼록부(13)에 밀착하여, 냉각된다. 또한, 이때의 냉각 속도는, 상술한 바와 같이 30℃/s 이상인 것이 바람직하다.

이어서, 도 7c에 도시한 바와 같이, 도 7b에 도시한 상태로부터 상형(15)을 더욱 하강시킨다. 이때, 상형(15)은, 캠 압박형(17)의 경사면(17a)이 캠형(21)의 경사면(21a)과 맞닿으면서 하강한다. 이에 의해, 캠형(21)은, 폭 방향 내측을 향하는 힘을 캠 압박형(17)으로부터 받아, 볼록부(13)의 측면(13b)을 향해 수평 방향으로 이동한다. 캠형(21)의 이동에 의해, 예비 성형품(301)은 폭 방향 내측을 향해 압박된다. 그리고, 예비 성형품(301)은 잉여부를 갖기 때문에, 이 잉여부가 상방으로 돌출된다.

그리고, 도 7d에 도시한 상태(상형(15)의 하사점)까지 상형(15)을 하강시키고, 한 쌍의 캠형(21)과 볼록부(13)에 의해, 예비 성형품(301)을 프레스하여 구속한다. 이때, 예비 성형품(301)의 잉여부는, 캠형(21)과 볼록부(13) 사이에서 겹쳐 포개어져 돌출부(115)가 된다. 예비 성형품(301)의 잉여부 및 종벽부 상당부는, 한 쌍의 캠형(21)과 볼록부(13)에 밀착하여, 냉각된다. 또한, 이때의 냉각 속도는, 상술한 바와 같이 30℃/s 이상인 것이 바람직하다.

이상에 설명한 프레스 가공에 의해, 소재 강판으로부터 프레스 성형품(100)이 제조된다. 또한, 상술한 제조 방법에 의해 제조된 프레스 성형품(100)은, 필요에 따라 후처리가 이루어진다.

본 실시 형태에 관한 프레스 성형품의 제조 방법에 의하면, 하형(11)의 볼록부(13), 상형(15)의 펀치부(19) 및 한 쌍의 캠형(21)과 접촉하지 않도록, 미리 가열한 예비 성형품(301)을 프레스 장치(10)에 적재한다. 그 때문에, 열간 프레스 전에 예비 성형품(301)이 냉각되어 그 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 인장 강도가 높은 예비 성형품(301)을, Ac3 변태점 이상의 온도(예를 들어, Ac3 변태점보다 80℃ 이상 높은 온도)로 유지하면서 프레스 가공할 수 있기 때문에, 균열 등의 성형 불량 발생을 억제하면서, 소재 강판으로부터 프레스 성형품(100)을 제조할 수 있다. 또한, 프레스 후에 예비 성형품(301)을 급랭할 수 있기 때문에, 인장 강도를 높일 수 있다.

또한, 소재 강판을 냉간으로 프레스 성형품(100)으로 성형하는 경우, 소재 강판의 인장 강도가 780MPa 미만이면, 돌출부에 균열 등의 성형 불량을 발생시키지 않고 성형이 가능하다. 그러나, 인장 강도가 780MPa 이상인 소재 강판을 냉간으로 프레스 성형품(100)으로 성형하는 경우, 돌출부에 균열 등의 성형 불량이 발생할 우려가 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형품의 제조 방법은, 소재 강판의 인장 강도가 780MPa 이상인 경우에 특히 유용하다.

또한, 상술한 제조 방법에서는, 볼록부(13)와 펀치부(19)에 의한 예비 성형품(301)의 구속이 완료된 후에, 볼록부(13)와 한 쌍의 캠형(21)에 의한 구속이 완료된 경우를 나타내었다. 그러나, 볼록부(13)와 펀치부(19)에 의한 예비 성형품(301)의 구속과, 볼록부(13)와 한 쌍의 캠형(21)에 의한 구속이 동시에 완료되어도 된다. 또한, 캠형(21)의 이동의 타이밍은, 경사면(17a 및 21a)의 위치 및 형상을 변화시킴으로써 조정할 수 있다.

또한, 상술한 제조 방법에서는, 캠형(21) 및 캠 압박형(17)으로 구성되는 캠 기구를 사용하여, 예비 성형품(301)을 프레스하는 경우를 나타내었다. 그러나, 캠 기구를 사용하지 않고, 유압 실린더 등에 의해 캠형(21)을 이동시켜도 된다.

또한, 상형(15)과 캠 압박형(17)을 다른 프레스기에 설치하고, 이들을 개별로 동작시켜도 된다. 또한, 캠 압박형(17)을 사용하지 않고, 캠형(21)에 직접 설치한 구동 장치에 의해 캠형(21)을 이동시켜도 된다.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 하형(11)의 볼록부(13)에 펀치부(19)를 향해 돌출되는 핀(14)을 마련하면서도, 예비 성형품(301)에 핀(14)이 통과하는 관통 구멍을 마련함과 함께, 상형(15)이 하강했을 때에 핀(14)이 삽입되는 관통 구멍(19h)을 펀치부(19)에 마련해도 된다. 이 경우, 예비 성형품(301)의 천장판부 상당부의 이동이 억제되기 때문에, 프레스 성형품(100)의 돌출부(115)를 고정밀도로 성형할 수 있다.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 단부가 하방으로 구부러지지 않은 예비 성형품(도 6 참조)을 사용하여 프레스 성형품(100)을 제조하는 경우, 베이스부(12)에 오목부(도 7a 참조)를 마련하지 않아도 된다.

(제2 실시 형태)

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다.

상기 제1 실시 형태에 관한 프레스 성형품의 제조 방법에서는, 1매의 소재 강판을 프레스 가공함으로써 얻어진 예비 성형품(301)을, 프레스 장치(10)를 사용하여 프레스 성형품(100)으로 성형하는 경우를 나타내었다. 이에 비해, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형품의 제조 방법에서는, 도 9a 내지 도 9e에 도시한 프레스 장치(40)를 사용하여, 1매의 소재 강판(B1)을 프레스 성형품(100)으로 성형한다. 즉, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형품의 제조 방법은, 하나의 프레스 장치로, 1매의 소재 강판을 프레스 성형품(100)으로 성형한다는 점에서, 상기 제1 실시 형태에 관한 프레스 성형품의 제조 방법과 상이하다.

도 9a 내지 도 9e는, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형품의 제조 방법에 사용되는 프레스 장치(40)를 도시하는 횡단면도이다. 도 9a에 도시한 바와 같이, 프레스 장치(40)는 하형(60)과, 이 하형(60)을 향해 이동하는 펀치형(50)과, 하형(60) 및 펀치형(50)을 향해 이동하는 한 쌍의 이동형(51)을 구비하고 있다.

하형(60)은 베이스부(63)와, 이 베이스부(63)에 마련되면서도, 펀치형(50)에 대하여 대향함과 함께, 단차부(61b)를 갖는 볼록부(61)와, 볼록부(61)를 사이에 두면서도, 신축 기구(65)를 통해 베이스부(63)에 고정된 한 쌍의 가동 플레이트(64)를 갖고 있다. 신축 기구(65)는, 예를 들어 스프링 등의 탄성체 또는 유압 실린더 등의 액추에이터이다.

한 쌍의 이동형(51) 각각은, 연직 방향, 수평 방향 및 연직 방향과 수평 방향을 포함하는 방향(기울기의 방향)으로 이동 가능하게 되어 있다. 그리고, 이동형(51)은, 그 하단에 단차부(51a)를 갖는다.

한 쌍의 가동 플레이트(64) 각각은, 신축 기구(65)에 의해 연직 방향 상향으로 가압되어 있다. 그리고, 소재 강판(B1)이 이 한 쌍의 가동 플레이트(64)에 적재된 상태에 있어서, 한 쌍의 가동 플레이트(64)의 상면(64a)은 볼록부(61)의 상면(61a)보다도 높은 위치에 있다. 즉, 예를 들어 신축 기구(65)가 스프링 등의 탄성체인 경우에는, 소재 강판(B1) 및 가동 플레이트(64)의 자중이 신축 기구(65)에 작용했을 때에, 한 쌍의 가동 플레이트(64)의 상면(64a)의 높이 위치가 볼록부(61)의 상면(61a)보다도 높아지도록, 스프링 상수 등이 조정되어 있다.

이어서, 프레스 장치(40)를 사용하여, 소재 강판(B1)으로부터 프레스 성형품(100)을 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 우선, 소재 강판(B1)을, 소정의 ?칭 온도(소재 강판(B1)이 오스테나이트화되는 A3 변태점보다도 높은 온도)까지 가열한다. 또한, 소재 강판(B1)은, 중앙에 천장판부 상당부를 갖고, 그 양측에 순서대로 돌출부 상당부, 종벽부 상당부 및 플랜지부 상당부를 갖는다.

이어서, 도 9a에 도시한 바와 같이, 가열된 소재 강판(B1)을 한 쌍의 가동 플레이트(64)에 적재한다. 이 상태에 있어서, 소재 강판(B1)은 볼록부(61)에 접촉하고 있지 않다. 즉, 소재 강판(B1)과 볼록부(61)의 상면(61a) 사이에는 간극이 생겨 있다.

상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 볼록부(61)의 내부는 냉각수가 순환하고 있다. 그 때문에, 가열된 소재 강판(B1)을 프레스 장치(40)에 적재할 때에 소재 강판(B1)이 볼록부(61)와 접촉하면, 열간 프레스 전임에도 불구하고, 소재 강판(B1)이 냉각된다. 즉, 상기와 같이 소재 강판(B1)을 한 쌍의 가동 플레이트(65)에 적재함으로써, 열간 프레스 전에 소재 강판(B1)이 냉각되는 것을 방지할 수 있다.

이어서, 도 9a에 도시한 상태로부터, 단차부(61b)의 상면과 가동 플레이트(64)의 상면이 편평하게 될 때까지, 소재 강판(B1)의 폭 방향에 있어서의 단부를 이동형(51)의 단차부(51a)에 맞닿게 하면서, 한 쌍의 이동형(51)을 하강시킨다(한 쌍의 이동형(51)을 연직 방향 하방으로 이동시킴과 함께, 한 쌍의 이동형(51)을 볼록부(61)를 향해 이동시킨다). 또한, 도 9b는 한 쌍의 이동형(51)의 하강 도중의 상태를 도시하는 도면이며, 도 9c는 한 쌍의 이동형(51)의 하강이 완료된 상태를 도시하는 도면이다. 한 쌍의 이동형(51)의 하강에 의해, 이들 한 쌍의 이동형(51)과 가동 플레이트(64) 사이에 소재 강판(B1)의 단부가 끼워 넣어진 상태에서 소재 강판(B1)이 압박되고, 소재 강판(B1)이 연직 방향 상향으로 휜다. 그 결과, 도 15c에 도시한 변형 강판(310)이 얻어진다. 변형 강판(310)에는, 예비 성형품(301)과 마찬가지로 오목부(311)가 형성되어 있다.

또한, 변형 강판(310)은 소성 변형되어 있어도 되고, 소성 변형되어 있지 않아도 된다. 즉, 소재 강판(B1)을 소성 변형시켜 변형 강판(310)으로 해도 되고, 소재 강판(B1)을 탄성 변형시켜 변형 강판(310)으로 해도 된다.

여기서, 한 쌍의 이동형(51)이 하강할 때, 이동형(51)의 단차부(51a)와 가동 플레이트(64) 사이에 소재 강판(B1)의 단부가 끼워 넣어지지만, 이동형(51)의 단차부(51a)와 가동 플레이트(64) 사이의 간격은, 소재 강판(B1)의 단부의 판 두께에 대하여 0.1 내지 0.3mm 큰 것이 바람직하다. 이동형(51)의 수평 방향으로의 이동이 원활해지기 때문이다.

도 9b 및 도 9c에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 이동형(51)을 하강시킬 때, 펀치형(50)도 볼록부(61)를 향해 연직 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 천장판부 상당부를 펀치형(50)과 볼록부(61)에 의해 프레스하여 구속한다. 즉, 도 9c에 도시한 상태에 있어서, 변형 강판(310)은, 펀치형(50)과 볼록부(61)에 의해 구속되어 있다. 그 후, 도 9d에 도시한 바와 같이, 천장판부 상당부를 구속한 채의 상태에서 한 쌍의 이동형(51)을 볼록부(61)를 향해 수평 방향으로 이동시킴으로써, 볼록부(61)와 한 쌍의 이동형(51) 사이에 돌출부 상당부를 끼워 넣어 압박하여, 돌출부(115)를 형성한다. 또한, 도 9d에 도시한 바와 같이, 펀치형(50)과 볼록부(61)와 한 쌍의 이동형(51)에 의해 프레스 성형품(100)의 성형이 완료된 상태에 있어서, 플랜지부(113) 전체가, 볼록부(61)의 단차부(61b) 상에 위치하고 있다. 즉, 플랜지부(113)는, 볼록부(61)의 측면(61c)보다 폭 방향 외측으로 돌출되어 있지 않다(플랜지부(113)의 폭 방향 단부면은, 볼록부(61)의 측면(61c)보다도 폭 방향 내측에 위치하고 있다).

마지막으로, 도 9e에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 이동형(51), 한 쌍의 가동 플레이트(64) 및 펀치형(50)을 상승시킨다. 그리고, 프레스 성형품(100)을 프레스 장치(40)로부터 반출한다.

(제3 실시 형태)

이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다.

상기 제2 실시 형태에서는, 프레스 장치(40)를 사용하여, 소재 강판(B1)으로부터 프레스 성형품(100)을 제조하는 경우를 나타내었다. 이에 비해, 본 실시 형태에서는, 프레스 장치(70)를 사용하여, 소재 강판(B1)으로부터 프레스 성형품(100)을 제조한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 프레스 장치(70)는, 상기 제2 실시 형태에 관한 프레스 장치(40)에 대하여, 볼록부(61)의 형상 및 가동 플레이트(64)의 폭이 상이하다.

도 10a 내지 도 10e는, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형품의 제조 방법에 사용되는 프레스 장치(70)를 도시하는 횡단면도이다. 도 10a에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 프레스 장치(70)의 볼록부(61)의 단차부(61b')는, 상기 제2 실시 형태에 관한 프레스 장치(40)의 볼록부(61)의 단차부(61b)에 대하여 폭이 작게 되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 프레스 장치(70)의 가동 플레이트(64')는, 상기 제2 실시 형태에 관한 프레스 장치(40)의 가동 플레이트(64)에 대하여 폭이 크게 되어 있다.

본 실시 형태에 관한 프레스 성형품의 제조 방법에서는, 우선, 상기 제2 실시 형태에 관한 제조 방법과 마찬가지로, 미리 가열된 소재 강판(B1)을 한 쌍의 가동 플레이트(64')에 적재한다(도 10a 참조). 그 후, 상기 제2 실시 형태에 관한 제조 방법과 마찬가지로, 한 쌍의 이동형(51) 및 펀치형(50)을 하강시킨다(도 10b 및 도 10c 참조).

이어서, 한 쌍의 이동형(51)을 볼록부(61)를 향해 수평 방향으로 이동시켜, 변형 강판(310)을 프레스 성형품(100)으로 성형한다(도 10d 참조). 도 10d에 도시한 바와 같이, 프레스 성형품(100)의 성형이 완료된 상태에 있어서, 프레스 성형품(100)의 플랜지부(113)의 폭 방향 단부면이 볼록부(61)의 측면(61c)보다도 폭 방향 외측에 위치함과 함께, 프레스 성형품(100)의 플랜지부(113)의 폭 방향 단부가 가동 플레이트(64') 상에 위치하고 있다.

마지막으로, 도 10e에 도시한 바와 같이, 펀치형(50), 한 쌍의 이동형(51) 및 한 쌍의 가동 플레이트(64')를 상승시킨다(이동형(51)에 대해서는 연직 방향 뿐만 아니라, 수평 방향으로도 이동시킨다). 이때, 프레스 성형품(100)의 단부는 가동 플레이트(64') 상에 적재되어 있기 때문에(도 10d 참조), 가동 플레이트(64')의 상승에 의해 연직 방향 상향의 힘을 받는다. 즉, 도 10e에 도시한 바와 같이, 펀치형(50), 한 쌍의 이동형(51) 및 한 쌍의 가동 플레이트(64')의 상승에 의해 프레스 성형품(100)도 상승한다. 이에 의해, 프레스 성형품(100)을 프레스 장치로부터 취출하는 수고를 줄일 수 있으며, 그 결과, 제조에 요하는 시간을 단축할 수 있다.

실시예

이어서, 본 발명의 작용 효과를 확인하기 위해 행한 실시예 1 및 2에 대하여 설명한다.

(실시예 1)

본 실시예에서는, 본 발명예에 의한 구조 부재 및 종래의 구조 부재에 대하여, 3점 굽힘 시험의 시뮬레이션을 행하였다. 시뮬레이션에는, 범용의 FEM(유한 요소법) 소프트(LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY사제, 상품명 LS-DYNA)를 사용하였다. 본 발명에 의한 구조 부재로서 시뮬레이션에 사용한 샘플 1(발명예)의 단면도를, 도 11a에 도시한다. 도 11a의 구조 부재는 프레스 성형품(100)과, 그 플랜지부(113)에 용접된 뒤판(201)을 갖는다. 도 11a에 도시한 샘플 1의 사이즈는 이하와 같다. 단, 이하의 사이즈에 있어서는 강판의 두께는 고려하지 않았다.

·각도(X): 90°

·각도(Y): 90°

·돌출부의 돌출 길이(D): 15mm

·종벽부의 높이(Hb1): 60mm

·2개의 종벽부간의 거리(천장판부의 폭)(Wb1): 50mm(80-2D)

·뒤판의 폭(Wp1): 90mm(120-2D)

·코너부(Ra 및 Rb)에 있어서의 곡률 반경: 5mm

·길이 방향의 길이(전체 길이): 1000mm

또한, 종래의 구조 부재로서 시뮬레이션에 사용한 샘플 2 및 샘플 3의 단면도를 도 11b 및 도 11c에 도시한다. 도 11b에 도시한 샘플 2는, 단면이 해트형인 프레스 성형품(1)과, 그 플랜지부(1c)에 용접된 뒤판(2)을 갖는다. 프레스 성형품(1)은, 천장판부(1a), 종벽부(1b) 및 플랜지부(1c)를 갖는다. 도 11b에 도시한 샘플 2의 사이즈는 이하와 같다.

·천장판부(1a)의 폭: 80mm

·종벽부(1b)의 높이: 60mm

·뒤판(2)의 폭: 120mm

·코너부에 있어서의 곡률 반경: 5mm

·길이 방향의 길이: 1000mm

샘플 2와 샘플 3은 완전히 동일한 구조를 갖고, 임팩터에 대한 배치만이 상이하다. 구체적으로는, 샘플 2는 뒤판(2)측이 상방(임팩터측)에 배치되어 있으며, 샘플 3은 천장판부(1a)측이 상방(임팩터측)에 배치되어 있다. 이하에서는, 뒤판측이 상방에 있는 배치(샘플 2의 배치)를 역해트의 배치라 부른다. 또한, 천장판부측이 상방에 있는 배치(샘플 3의 배치)를 정해트의 배치라 부른다. 또한, 후술하는 바와 같이, 실제의 구조 부재에서 일어나는 충돌은, 주로 정해트의 배치에서 일어난다. 그 때문에, 본 실시 형태의 샘플 1(본 발명예)의 비교예가 되는 것은, 정해트 배치의 샘플 3이며, 역해트 배치의 샘플 2는 참고예로서 기재하고 있다.

샘플 1 내지 3은, 두께가 1.4mm이며 인장 강도가 1500MPa인 강판으로 이루어지는 것이라 가정하였다. 프레스 성형품의 플랜지부와 뒤판은, 40mm의 피치로 스폿 용접하여 고정했다고 가정하였다. 샘플 1 내지 3은, 길이 방향에 있어서의 단위 길이당의 질량이 동일해지도록 설계하였다.

시뮬레이션에서 사용한 3점 굽힘 시험의 방법을 도 12에 도시한다. 또한, 도 12는, 샘플을 측면에서 본 경우의 측면 모식도이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 3점 굽힘 시험은 2개의 지지점(5)에 샘플을 싣고, 상방으로부터 샘플에 원기둥 형상의 임팩터(6)를 충돌시킴으로써 행하였다. 구체적으로는, 샘플 1의 경우, 한 쌍의 돌출부(115)의 선단에 임팩터(6)를 충돌시켰다(도 2 및 도 11a 참조). 또한, 샘플 2의 경우, 뒤판에 대하여 수직으로 임팩터(6)를 충돌시켰다(도 11b 참조). 또한, 샘플 3의 경우, 천장판부에 대하여 수직으로 임팩터(6)를 충돌시켰다(도 11c 참조).

이 실시예의 시험에 있어서, 2개의 지지점(5) 사이의 거리(S)는 400mm 또는 700mm로 하였다. 지지점(5)의 곡률 반경은 30mm로 하였다. 임팩터(6)의 곡률 반경은 150mm로 하였다. 임팩터(6)의 충돌 속도는 7.5km/h로 하였다.

변위량이 100mm일 때의 각 샘플의 에너지 흡수량을 시뮬레이션에 의해 구하였다. 에너지 흡수량이 큰 자동차 구조 부품은, 충돌에 대한 탑승인의 안전성이 높은 것을 의미한다. 지점간 거리(S)가 400mm인 경우의 결과를 도 13a에 도시한다. 지점간 거리(S)가 700mm인 경우의 결과를 도 13b에 도시한다. 또한, 이 시뮬레이션에서는, 강판의 균열 및 스폿 용접 부분의 균열을 고려하지 않았다.

지점간 거리(S)에 관계 없이, 본 발명에 의한 샘플 1(정해트 배치)의 에너지 흡수량은, 비교예의 샘플 3(정해트 배치)의 에너지 흡수량보다도 컸다. 특히 지점간 거리(S)가 700mm인 경우, 샘플 1의 에너지 흡수량은, 참고예의 샘플 2(역해트 배치)의 에너지 흡수량보다도 컸다.

시뮬레이션에 의해 구한, 지점간 거리(S)가 400mm이며 변위량이 10mm일 때의 샘플 1 및 샘플 3의 단면 형상을 도 14 및 도 15에 도시한다.

도 15에 도시한 바와 같이, 비교예인 샘플 3에서는, 능선부의 형상이 무너지고 있으며, 국소적으로 변형이 집중되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 종벽의 외측으로의 변형량이 크게 되어 있다. 이 때문에, 샘플 3에서는, 3점 굽힘 변형에 의한 좌굴이 발생하기 쉽고, 그 결과로서 에너지 흡수량이 낮아졌다고 생각된다.

한편, 도 14에 도시한 바와 같이, 본 발명예인 샘플 1에서는, 외측의 강판(돌출부(115)의 외벽부(101b) 및 종벽부(111))이 전체에 걸쳐서 변형되어 있으며, 샘플 3 정도의 국소적인 변형이 발생하지 않은 것을 알 수 있다. 또한, 샘플 1의 종벽의 외측으로의 변형량은 샘플 3보다도 작은 것을 알 수 있다. 즉, 샘플 1에서는, 3점 굽힘 변형에 의한 좌굴이 발생하기 어렵고, 그 결과로서 에너지 흡수량이 높아졌다고 생각된다. 이 요인으로서, 샘플 1에서는, 이중벽의 돌출부(115)를 마련함으로써 강성이 향상된 것을 생각할 수 있다.

단면이 대략 해트 형상인 프레스 성형품을 자동차 그 밖의 구조 부재로서 사용하는 경우, 천장판부측이 보디의 외측을 향해 배치되는 경우가 많다. 그 때문에, 사고시의 충돌은, 뒤판측으로부터가 아닌 천장판부측으로부터 발생하는 것을 상정할 필요가 있다. 그 점에서, 역해트 배치의 샘플 2의 특성이 양호했다고 해도, 실제로 구조 부재로서 적용하는 경우에는 의미가 없는 경우가 많다. 그 때문에, 천장판부측으로부터의 충돌에 대한 특성이 중요하다. 천장판부측으로부터의 충돌로 비교한 경우, 본 발명의 샘플은, 정해트 배치의 샘플 3에 대하여 매우 우수한 특성을 나타내었다. 그 때문에, 본 발명의 샘플은, 구조 부재로서 매우 유용하다.

(실시예 2)

실시예 2에서는, 상기 제1 실시 형태에 관한 제조 방법에 의해 제조한 프레스 성형품(100)의 돌출부(115)(도 1 및 도 2 참조)의 마르텐사이트 분율과 비커스 경도 MHv의 관계성을 조사하였다. 또한, 비교를 위해, 당해 제조 방법과 상이한 제조 방법에 의해 제조한 프레스 성형품의 돌출부의 마르텐사이트 분율과 비커스 경도 MHv의 관계성을 조사하였다.

마르텐사이트 분율은, 길이 방향에 수직인 단면에 있어서의 돌출부(115)의 중첩부(115d)의 중앙 위치의 근방, 즉 중첩부(115d)의 길이의 절반인 위치의 근방에 있어서 측정하였다. 구체적으로는, 이 중앙 위치 근방에 있어서, 프레스 성형품(100)의 내벽부(101a)의 외면(프레스 성형품(100)의 폭 방향에 있어서의 내벽부(101a)의 이면 중, 폭 방향 외측의 면)으로부터, 판 두께 방향을 따라, 판 두께 t의 4분의 1의 거리(t/4)의 위치를 측정 위치로 하였다.

또한, 이 측정 위치는 어느 정도 범위를 가져도 되고, 예를 들어 이 측정 위치로부터, 판 두께 방향을 따라, 내벽부(101a)의 내면측 및 외면측 각각으로, 판 두께 t의 8분의 1의 거리(t/8)만큼 이동한 위치의 사이의 범위를 측정 범위로 해도 된다.

또한, 프레스 성형품(100)의 외벽부(101b)의 내면(프레스 성형품(100)의 폭 방향에 있어서의 외벽부(101b)의 이면 중, 폭 방향 내측의 면)으로부터, 판 두께 방향을 따라, 판 두께 t의 4분의 1의 거리(t/4)의 위치를 측정 위치로 해도 된다.

비커스 경도 MHv에 대해서도, 상술한 마르텐사이트 분율과 마찬가지로 측정하였다(마르텐사이트 분율의 측정 위치와 동일한 위치의 비커스 경도를 측정하였다).

마르텐사이트 분율은, 촬영한 조직의 사진으로부터 마르텐사이트 조직을 판독함으로써 구하였다.

비커스 경도 MHv는, 길이 방향에 수직인 단면에 대하여, JIS Z 2244에 규정되는 비커스 시험에 의해 구하였다. 또한, 비커스 시험의 하중은 1kgf로 하였다. 또한, 상기한 측정 위치에 있어서, 상이한 5점의 비커스 경도를 측정하였다.

마르텐사이트 분율과 비커스 경도 MHv의 측정 결과를 이하의 표 1에 나타낸다.

번호 1은, 예비 성형품(301)을 프레스 장치(10)에 적재할 때에 예비 성형품(301)을 하형(11)의 볼록부(13)의 상면(13a)에 접촉시킨 경우의 비교예이다(즉, 예비 성형품(301)을 프레스 장치(10)에 적재할 때에 예비 성형품(301)을 하형(11)의 볼록부(13)의 상면(13a)에 접촉시키는 점이 상기 제1 실시 형태에 관한 제조 방법과 상이한 제조 방법에 의해 제조한 프레스 성형품에 있어서의 돌출부의 마르텐사이트 분율과 비커스 경도 MHv의 측정 결과를 나타내는 비교예이다).

번호 2는, 예비 성형품(301)을 프레스 장치(10)에 적재할 때에 예비 성형품(301)을 하형(11)의 볼록부(13)의 상면(13a)에 접촉시키지 않는 경우의 발명예이다(즉, 상기 제1 실시 형태에 관한 제조 방법에 의해 제조한 프레스 성형품에 있어서의 돌출부의 마르텐사이트 분율과 비커스 경도 MHv의 측정 결과를 나타내는 발명예이다).

또한, 번호 1과 번호 2는, 동일한 소재 강판을 사용하였다.

또한, 표 1은, 종벽부에 있어서의 비커스 경도 WHv에 대한, 돌출부에 있어서의 비커스 경도 MHv의 비(MHv/WHv)에 대해서도 나타내고 있다. 종벽부에 있어서의 비커스 경도 WHv는, 돌출부에 있어서의 비커스 경도 MHv와 동일한 단면에 있어서 마찬가지로 측정을 행하였다. 또한, 이 측정은, 종벽부의 중앙 위치의 근방, 즉 종벽부의 높이의 절반인 위치의 근방에 있어서 행하였다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 관한 프레스 성형품(100)(번호 2의 발명예)에서는 마르텐사이트 분율이 90％ 이상이 되고, 돌출부에 있어서의 비커스 경도 MHv가 460 이상이 되었다. 그리고, 번호 1의 비교예와 비교함으로써, 본 발명에 관한 프레스 성형품(100)(번호 2의 발명예)에서는, 돌출부에 있어서의 마르텐사이트 분율 및 비커스 경도 MHv를 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 종벽부에 있어서의 비커스 경도 WHv에 대한, 돌출부에 있어서의 비커스 경도 MHv의 비(MHv/WHv)가 1.01 이상이 되었다. 즉, 본 발명에 관한 프레스 성형품(100)(번호 2의 발명예)에서는, 번호 1의 비교예와 비교함으로써, 종벽부에 있어서의 비커스 경도에 대한, 돌출부에 있어서의 비커스 경도의 비를 향상시킬 수 있음과 함께, 돌출부에 있어서의 비커스 경도를 종벽부에 있어서의 비커스 경도와 동일 정도로 할 수 있는 것을 알 수 있었다.

이상, 본 발명의 각 실시 형태 및 변형예를 설명했지만, 이들은 예로서 제시한 것이며, 본 발명의 범위가 이들로만 한정되는 것은 아니다. 이들 실시 형태 및 변형예는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태 및 변형예는, 발명의 범위나 요지에 포함된 것처럼, 청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

예를 들어, 도 16a에 도시한 바와 같이, 자동차 부재(200a)에는, 프레스 성형품(100)의 천장판부(112) 및 종벽부(111)에 용접 등에 의해 접합된 패치 부재(400)가 마련되어 있어도 된다. 즉, 자동차 부재(200a)는, 프레스 성형품(100)과, 프레스 성형품(100)의 플랜지부(113)에 접합된 뒤판(201)과, 프레스 성형품(100)의 천장판부(112)의 내면 및 종벽부(111)의 내면에 접합부(410)를 통해 접합된 패치 부재(400)를 구비하고 있어도 된다. 패치 부재(400)는, 예를 들어 단면 U자 형상의 금속판이다. 또한, 패치 부재(400)로서 수지를 사용해도 된다.

이러한 패치 부재(400)를 프레스 성형품(100)에 접합함으로써, 3점 굽힘 변형이 발생했을 때의, 종벽부(111)의 쓰러짐을 더욱 억제할 수 있기 때문에, 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성(3점 굽힘 변형에 대한 에너지 흡수량)을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 예를 들어 도 16b에 도시한 바와 같이, 2개로 분할한 패치 부재(400)를 프레스 성형품(100)에 접합해도 된다. 이 경우, 패치 부재(400)의 중량을 저감할 수 있다.

또한, 예를 들어 도 17a 및 도 17b에 도시한 바와 같이, 프레스 성형품(100)의 천장판부(112)에 오목부(112c)를 마련해도 된다. 또한, 도 17a에 도시한 프레스 성형품(100)에서는, 오목부(112c)의 깊이가 종벽부(111)의 높이와 동일하다.

여기서, 도 17a 및 도 17b에 도시한 프레스 성형품(100)과 같이, 천장판부(112)에 오목부를 마련하는 경우, 각도(X 및 Y)(도 2 참조)에 관하여, 당해 오목부를 제외한 부분을 천장판부로 하여 천장판부의 각도를 결정하면 된다.

또한, 상기 제2 실시 형태에 관한 프레스 성형품의 제조 방법에서는, 펀치형(50)과 볼록부(61)에 의한 프레스가 완료된 후에, 한 쌍의 이동형(51)과 볼록부(61)에 의한 프레스가 완료되는 경우를 나타내었다. 그러나, 이들 프레스를 동시에 완료시켜도 되고, 어느 하나의 프레스를 먼저 개시해도 된다.

본 발명에 따르면, 인장 강도가 높으면서도, 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성을 향상시키는 것이 가능한 프레스 성형품, 자동차 부재 및 프레스 성형품의 제조 방법을 제공할 수 있다.

10: 프레스 장치
11: 하형
12: 베이스부
100: 프레스 성형품(핫 스탬프 성형품)
101: 강판
111: 종벽부
112: 천장판부
113: 플랜지부
114: 경계부
115: 돌출부
115d: 중첩부
200a, 200b, 200c: 자동차 구조 부재(자동차 부재)
201: 뒤판(강판 부재)
301: 예비 성형품(변형 강판)
301at: 천장판부 상당부
301aw: 종벽부 상당부
301ae: 돌출부 상당부
310: 변형 강판
D: 돌출부의 돌출 길이
X: 천장판부와 돌출부가 이루는 각도

Claims (11)

1매의 강판으로 이루어지는 핫 스탬프 성형품이며,
천장판부와;
한 쌍의 종벽부와;
상기 천장판부와 상기 종벽부를 접속하면서도, 상기 천장판부의 외측을 향해 돌출되는 돌출부를
구비하고,
상기 돌출부는,
상기 천장판부로부터 기립하는 내벽부와,
상기 내벽부의 단부 에지로부터 외측으로 접힌 외벽부를
갖고,
상기 천장판부와 상기 돌출부가 이루는 각도가 80° 내지 90°인
것을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형품.

제1항에 있어서, 상기 돌출부의 상기 내벽부 및 상기 외벽부는 서로 맞닿아 있는
것을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형품.

제1항에 있어서, 상기 돌출부의 상기 내벽부 및 상기 외벽부는 서로 접합되어 있는
것을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형품.

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부의 돌출 길이가 3mm 이상인
것을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형품.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한 쌍의 종벽부의 단부에 접속되면서도, 서로 이격하도록 연장되는 한 쌍의 플랜지부를 더 구비하는
것을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형품.

제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬프 성형품과;
상기 핫 스탬프 성형품과 폐단면을 구성하도록 상기 핫 스탬프 성형품에 접합된 강판 부재를
를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 부재.

제6항에 있어서, 상기 천장판부의 내면 및 상기 종벽부의 내면 중 적어도 한쪽에 접합된 패치 부재를 더 구비하는
것을 특징으로 하는 자동차 부재.

제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬프 성형품을 제조하는 방법이며,
소재 강판을 압박하여, 오목부가 형성된 예비 성형품을 얻는 준비 공정과;
상기 예비 성형품을 가열하는 가열 공정과;
가열된 상기 예비 성형품을 프레스 가공하여, 상기 예비 성형품을 상기 핫 스탬프 성형품으로 성형하는 프레스 성형 공정을
갖고,
상기 프레스 성형 공정에서,
볼록부를 갖는 하형과,
상기 예비 성형품을 압박하는 펀치부를 가짐과 함께, 상기 하형을 향해 연직 방향으로 이동 가능한 상형과,
상기 볼록부를 사이에 두면서도, 상기 볼록부의 측면을 향해 수평 방향으로 이동 가능한 한 쌍의 슬라이드형을
갖는 프레스 장치를 사용하여,
상기 예비 성형품을, 상기 하형의 상기 볼록부가 상기 예비 성형품의 상기 오목부 내로 돌출되면서도, 상기 볼록부, 상기 펀치부 및 상기 한 쌍의 슬라이드형에 대하여 비접촉이 되도록, 상기 프레스 장치에 적재하고,
상기 펀치부 및 상기 한 쌍의 슬라이드형을 이동시켜, 상기 예비 성형품을 압박하는
것을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형품의 제조 방법.

제8항에 있어서, 상기 프레스 장치의 상기 상형이, 상기 슬라이드형에 대하여 대향하도록 배치되면서도, 상기 슬라이드형을 압박하는 슬라이드 압박형을 더 갖고,
상기 프레스 성형 공정에서,
상기 슬라이드 압박형이 상기 하형을 향해 이동함으로써, 상기 슬라이드형이 상기 슬라이드 압박형과 미끄럼 접촉하면서, 상기 예비 성형품을 압박하는
것을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형품의 제조 방법.

제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 펀치부에 의한 압박이 완료된 후에, 상기 슬라이드형에 의한 압박이 완료되는 것을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형품의 제조 방법.

볼록부 및 상기 볼록부를 사이에 두면서도, 연직 방향으로 이동 가능한 한 쌍의 가동 플레이트를 갖는 하형과, 상기 볼록부를 향해 연직 방향으로 이동 가능한 펀치형과, 상기 펀치형을 사이에 두면서도, 상기 가동 플레이트 및 상기 볼록부를 향해 이동 가능한 한 쌍의 이동형을 갖는 프레스 장치를 사용하여, 제5항에 기재된 핫 스탬프 성형품을 제조하는 방법이며,
소재 강판을 가열하는 공정과;
가열된 상기 소재 강판을 상기 볼록부와 비접촉이 되도록, 상기 한 쌍의 가동 플레이트에 적재하는 공정과;
상기 한 쌍의 이동형을 상기 소재 강판에 맞닿게 하면서 하강시켜, 상기 소재 강판을, 오목부를 갖는 변형 강판으로 성형하는 공정과;
상기 펀치형을 상기 볼록부를 향해 이동시키고, 상기 변형 강판을 압박하는 공정과;
상기 한 쌍의 이동형을 상기 펀치형을 향해 이동시켜, 상기 변형 강판을 압박하는 공정을
갖는 것을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형품의 제조 방법.

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