KR20190020125A - 핫 스탬프 성형품, 및 그것을 사용한 구조 부재, 그리고 핫 스탬프 성형품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

2개의 종벽부와, 상기 2개의 종벽부에 인접하는 천장판부를 포함하는, 1매의 강판으로 형성된 긴 형상의 핫 스탬프 성형품이며, 상기 2개의 종벽부 중 적어도 한쪽의 종벽부로부터 연장되는 상기 강판의 일부와 상기 천장판부로부터 연장되는 상기 강판의 일부가 중첩되는 중첩부를 포함하는 돌출부를 갖고, 상기 핫 스탬프 성형품의 긴 쪽 방향에 수직인 면을 단면에서 본 경우, 상기 천장판부와 상기 돌출부 사이의 각도가 90°보다 큰 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프 성형품을 제공한다.

Description

핫 스탬프 성형품, 및 그것을 사용한 구조 부재, 그리고 핫 스탬프 성형품의 제조 방법

본 발명은 핫 스탬프 성형품, 및 그것을 사용한 구조 부재, 그리고 핫 스탬프 성형품의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2016년 7월 13일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2016-138963호, 및 2017년 4월 10일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2017-077286호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.

자동차의 구조 부재(특히 긴 형상 부재)에서는, 충돌 안전 성능을 높이기 위하여 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성이 높을 것이 요구되고 있다. 그 때문에 종래부터 다양한 제안이 이루어져 왔다.

특허문헌 1(일본 특허 공개 제2008-265609호 공보) 및 특허문헌 2(일본 특허 공개 제2008-155749호 공보)의 도면에는, 강판이 3중으로 절첩된 부분을 포함하는 충격 흡수 부재가 개시되어 있다.

특허문헌 3(일본 특허 공개 제2010-242168호 공보)은, 단면 대략 해트 형상의 부재의 벽부에 오목부를 형성하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법에서는 벽부를 급전 롤러로 압박함으로써 오목부를 형성한다. 그 때문에 이 방법에서는, 오목부를 형성하기 전의 벽부로부터 돌출하는 부분은 형성되지 않는다.

특허문헌 4(일본 특허 공개 제2011-67841호 공보)는, 종벽부와 천장 벽부의 연결 영역이 외측으로 튀어나와 있는 중공 주상 부품을 개시하고 있다. 단면에 있어서의 능선의 수를 증가시키기 위하여, 그 튀어나온 부분은 절첩되어 있지 않다.

특허문헌 5(일본 특허 공개 제2011-83807호 공보)는, 종벽부에, 긴 쪽 방향을 따라 홈형의 비드부가 형성되어 있는 단면 해트형 부품의 제조 방법을 개시하고 있다.

특허문헌 6(일본 특허 공개 제2013-27894호 공보)은, 천장 벽부와 종벽부의 연결부에 형성된 보강부를 갖는 프레임 부품을 개시하고 있다. 이 보강부는, 반통형으로 둥글게 된 중첩부로 이루어진다(동 문헌의 [0015]).

특허문헌 7(일본 특허 공개 평9-249155호 공보)은, 코너 부분을 타원형의 오목형 또는 볼록형으로 형성한 접합 구조 부재를 개시하고 있다.

일본 특허 공개 제2008-265609호 공보 일본 특허 공개 제2008-155749호 공보 일본 특허 공개 제2010-242168호 공보 일본 특허 공개 제2011-67841호 공보 일본 특허 공개 제2011-83807호 공보 일본 특허 공개 제2013-27894호 공보 일본 특허 제3452441호

상기 특허문헌 1 내지 7에 기재된 기술에서는 종래의 해트 형상의 구조 부재에 비하여 충격 특성이나 압축 특성의 향상을 도모하고 있다. 그러나 현재로서는 사이드 실 등의 자동차의 구조 부재로서 충돌 안전 성능을 더 높일 수 있는 구조 부재가 요구되고 있다. 달리 말하면 더 고강도이고 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성이 더 높은 프레스 성형품이 요구되고 있다.

이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 본 발명의 목적의 하나는, 고강도이고 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성이 높은 핫 스탬프 성형품, 및 그것을 사용한 구조 부재, 그리고 당해 핫 스탬프 성형품을 제조하기 위한 제조 방법을 제공하는 것이다.

(1) 본 발명의 일 양태에 관한 핫 스탬프 성형품은, 2개의 종벽부와, 상기 2개의 종벽부에 인접하는 천장판부를 포함하는, 1매의 강판으로 형성된 긴 형상의 핫 스탬프 성형품이며, 상기 2개의 종벽부 중 적어도 한쪽의 종벽부로부터 연장되는 상기 강판의 일부와 상기 천장판부로부터 연장되는 상기 강판의 일부가 중첩되는 중첩부를 포함하는 돌출부를 갖고, 상기 핫 스탬프 성형품의 긴 쪽 방향에 수직인 면을 단면에서 본 경우, 상기 천장판부와 상기 돌출부 사이의 각도가 90°보다 큰 것을 특징으로 한다.

상기 구성으로 이루어지는 핫 스탬프 성형품은, 고강도이고 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성이 높다.

(2) 상기 (1)의 핫 스탬프 성형품에 있어서, 상기 돌출부에 있어서, 상기 종벽부로부터 연장되는 상기 강판의 일부와 상기 천장판부로부터 연장되는 상기 강판의 일부가 밀착되어도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)의 핫 스탬프 성형품에 있어서, 상기 단면에서 보아, 상기 천장판부와 상기 중첩부가 이루는 각도가 90°보다 크고 180° 이하여도 된다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬프 성형품에 있어서, 상기 단면에서 보아, 상기 종벽부와 상기 천장판부의 각각의 연장선이 교차하는 경계점으로부터 상기 돌출부의 선단부까지의 길이가 3㎜ 이상이어도 된다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬프 성형품에 있어서, 상기 돌출부에 있어서, 상기 종벽부로부터 연장되는 상기 강판과 상기 천장판부로부터 연장되는 상기 강판이 접합되어 있어도 된다.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬프 성형품에 있어서, 상기 2개의 종벽부의 단부로부터 연장되는 2개의 플랜지부를 포함해도 된다.

(7) 본 발명의 일 양태에 관한 구조 부재는, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬프 성형품과, 상기 핫 스탬프 성형품에 고정된 강판 부재를 포함하고, 상기 단면에서 보아, 상기 핫 스탬프 성형품과 상기 강판 부재가 폐단면을 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성으로 이루어지는 구조 부재는, 고강도이고 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성이 높다.

(8) 상기 (7)에 기재된 구조 부재에 있어서, 상기 2개의 종벽부와 상기 천장판부 중 적어도 한쪽, 또는 상기 2개의 종벽부 중 적어도 한쪽의 종벽부와 상기 천장판부의 각각에 접합된 보조 부재를 더 포함해도 된다.

(9) 본 발명의 일 양태에 관한 핫 스탬프 성형품의 제조 방법은, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬프 성형품의 제조 방법이며, 상기 2개의 종벽부로 되는 2개의 종벽부 상당부, 상기 천장판부로 되는 천장판부 상당부, 및 상기 돌출부로 되는 돌출부 상당부를 포함하는 소재 강판을 변형시킴으로써, 상기 천장판부 상당부에 대하여 상기 2개의 종벽부 상당부가 동일한 방향으로 구부러져 있는 상태에 있는 변형 강판을 얻는 제1 공정과, 상기 변형 강판을 핫 프레스 성형함으로써 상기 핫 스탬프 성형품을 형성하는 제2 공정을 포함하고, 상기 제2 공정에 있어서, 상기 돌출부 상당부의 적어도 일부를 중첩시킴으로써 상기 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성으로 이루어지는 핫 스탬프 성형품의 제조 방법에 의하여, 고강도이고 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성이 높은 핫 스탬프 성형품을 얻을 수 있다.

(10) 상기 (9)에 기재된 제조 방법에 있어서, 상기 제1 공정 후 또한 상기 제2 공정 전에 상기 변형 강판을 가열하는 가열 공정을 포함하고, 상기 제2 공정에 있어서는, 상형과 하형을 포함하는 프레스형과 2개의 캠형에 의하여 핫 프레스 성형이 행해지고, 상기 하형은 볼록부를 갖고, 상기 하형의 상기 볼록부와 상기 변형 강판이 접하지 않는 상태로 배치하는 공정과, (a) 상기 천장판부 상당부를 상기 상형과 상기 하형에 의하여 프레스하는 공정과, (b) 상기 2개의 종벽부 상당부를 상기 하형과 상기 2개의 캠형에 의하여 프레스하는 공정을 포함해도 된다.

(11) 상기 (10)에 기재된 제조 방법에 있어서, 상기 천장판부와 상기 중첩부가 이루는 각도가 90°보다 크고 135° 이하이고, 상기 제2 공정에 있어서, 상기 (a)의 공정이 완료된 후에 상기 (b)의 공정을 완료시켜도 된다.

(12) 상기 (10)에 기재된 제조 방법에 있어서, 상기 천장판부와 상기 중첩부가 이루는 각도가 135° 이상이고, 상기 제2 공정에 있어서, 상기 (b)의 공정이 완료된 후에 상기 (a)의 공정을 완료시켜도 된다.

(13) 상기 (9) 내지 (12) 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 있어서, 상기 핫 스탬프 성형품이, 상기 2개의 종벽부의 단부로부터 연장되는 2개의 플랜지부를 포함해도 된다.

(14) 상기 (9)에 기재된 제조 방법에 있어서, 상기 핫 스탬프 성형품은, 상기 2개의 종벽부의 단부로부터 연장되는 2개의 플랜지부를 포함하고, 상기 변형 강판은, 상기 2개의 종벽부 상당부로부터 돌출해 있고 또한 상기 2개의 플랜지부로 되는 2개의 플랜지부 상당부를 더 포함하고, 상기 제1 공정 및 상기 제2 공정이, 상형, 하형, 그리고 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능한 2개의 이동형을 포함하는 프레스 장치를 사용하여 행해지고, 상기 하형은, 펀치형과, 상기 펀치형을 사이에 놓도록 배치되고 또한 적어도 연직 방향으로 이동 가능한 2개의 가동 플레이트를 포함하고, 상기 제1 공정 전에 상기 소재 강판을 가열하는 공정을 포함하고, 상기 제1 공정은, (Ⅰa) 상기 상형 및 상기 2개의 이동형과 상기 하형 사이에, 상기 펀치형과 상기 소재 강판이 접하지 않는 상태에서 상기 소재 강판을 배치하는 공정과, (Ⅰb) 상기 2개의 이동형을 상기 2개의 가동 플레이트와 함께 하강시키고, 또한 상기 2개의 이동형을 상기 펀치형을 향하여 이동시킴으로써, 상기 2개의 이동형과 상기 2개의 가동 플레이트 사이에 상기 2개의 플랜지부 상당부를 끼워넣은 상태에서 상기 변형 강판을 얻는 공정을, 이 순서대로 포함하고, 상기 제2 공정은, (Ⅱa) 상기 2개의 이동형을 상기 펀치형을 향하여 더 이동시킴으로써, 상기 펀치형의 상면부와 상기 변형 강판이 접하지 않는 상태를 유지한 채로 상기 2개의 종벽부 상당부를 상기 2개의 이동형과 상기 펀치형의 측면부에 의하여 구속하는 공정과, (Ⅱb) 상기 상형을 하강시킴으로써 상기 천장판부 상당부를 상기 상형과 상기 펀치형에 의하여 프레스함과 함께, 상기 상형과 상기 이동형 사이에서 상기 돌출부 상당부의 적어도 일부를 중첩시키고, 이것에 의하여 상기 핫 스탬프 성형품을 형성하는 공정을, 이 순서대로 포함해도 된다.

(15) 상기 (9)에 기재된 제조 방법에 있어서, 상기 제1 공정 및 상기 제2 공정이, 상형, 하형, 그리고 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능한 2개의 이동형을 포함하는 프레스 장치를 사용하여 행해지고, 상기 하형은, 펀치형과, 상기 펀치형을 사이에 놓도록 배치되고 또한 적어도 연직 방향으로 이동 가능한 2개의 가동 플레이트를 포함하고, 상기 제1 공정 전에 상기 소재 강판을 가열하는 공정을 포함하고, 상기 제1 공정은, (Ⅰa) 상기 상형 및 상기 2개의 이동형과 상기 하형 사이에, 상기 펀치형과 상기 소재 강판이 접하지 않는 상태에서 상기 소재 강판을 배치하는 공정과, (Ⅰb) 상기 2개의 이동형을 상기 2개의 가동 플레이트와 함께 하강시키고, 또한 상기 2개의 이동형을 상기 펀치형을 향하여 이동시킴으로써, 상기 소재 강판의 단부를 상기 펀치형에 접근시켜 상기 변형 강판을 얻는 공정을, 이 순서대로 포함하고, 상기 제2 공정은, (Ⅱa) 상기 2개의 이동형을 상기 펀치형을 향하여 더 이동시킴으로써, 상기 펀치형의 상면부와 상기 변형 강판이 접하지 않는 상태를 유지한 채로 상기 2개의 종벽부 상당부를 상기 2개의 이동형과 상기 펀치형의 측면부에 의하여 구속하는 공정과, (Ⅱb) 상기 상형을 하강시킴으로써 상기 천장판부 상당부를 상기 상형과 상기 펀치형에 의하여 프레스함과 함께, 상기 상형과 상기 이동형 사이에서 상기 돌출부 상당부의 적어도 일부를 중첩시키고, 이것에 의하여 상기 핫 스탬프 성형품을 형성하는 공정을, 이 순서대로 포함해도 된다.

(16) 상기 (14) 또는 (15)에 기재된 제조 방법에 있어서, 상기 제2 공정 후, 상기 가동 플레이트 상에 상기 플랜지부 또는 상기 종벽부의 단부를 적재한 상태에서 상기 가동 플레이트를 상승시킴으로써 상기 핫 스탬프 성형품을 상기 펀치형으로부터 이격시키는 공정을 더 포함해도 된다.

본 발명에 의하면, 고강도이고 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성이 높은 핫 스탬프 성형품, 및 그것을 사용한 구조 부재가 얻어진다. 또한 본 발명의 제조 방법에 의하면 당해 핫 스탬프 성형품을 용이하게 제조할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태의 프레스 성형품의 일례를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 프레스 성형품을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 3a는 본 실시 형태의 프레스 성형품의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 3b는 본 실시 형태의 프레스 성형품의 돌출부를 설명하기 위한 모식적인 단면도이다.
도 4a는 본 실시 형태의 프레스 성형품의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 4b는 본 실시 형태의 프레스 성형품의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 실시 형태의 프레스 성형품의 변형예에 대하여 설명하기 위한 모식적인 단면도이다.
도 6a는 본 실시 형태의 프레스 성형품을 사용한 구조 부재의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 6b는 본 실시 형태의 프레스 성형품을 사용한 구조 부재의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 6c는 본 실시 형태의 프레스 성형품을 사용한 구조 부재의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 6d는 본 실시 형태의 프레스 성형품을 사용한 구조 부재의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 7a는 본 실시 형태의 프레스 성형품을 사용한 구조 부재의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 7b는 본 실시 형태의 프레스 성형품을 사용한 구조 부재의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 8a는 본 실시 형태의 프레스 성형품을 사용한 구조 부재의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 8b는 본 실시 형태의 프레스 성형품을 사용한 구조 부재의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 8c는 본 실시 형태의 프레스 성형품을 사용한 구조 부재의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 8d는 본 실시 형태의 프레스 성형품의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 8e는 본 실시 형태의 프레스 성형품의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 8f는 본 실시 형태의 프레스 성형품의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 9는 본 실시 형태의 제조 방법에 있어서 형성되는 예비 성형품의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 10a는 본 실시 형태의 제조 방법의 일례에 있어서의 제2 공정 중의 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 10b는 도 10a의 공정에서 이어지는 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 10c는 도 10b의 공정에서 이어지는 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 10d는 도 10c의 공정에서 이어지는 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 11a는 본 실시 형태의 제조 방법의 다른 일례에 있어서의 제2 공정 중의 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 11b는 도 11a의 공정에서 이어지는 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 11c는 도 11b의 공정에서 이어지는 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 11d는 도 11c의 공정에서 이어지는 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 12는 본 실시 형태의 제조 방법에 사용할 수 있는 장치의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 13a는 본 실시 형태의 프레스 성형품을 실제로 제조한 일례의 일 공정을 도시하는 사진이다.
도 13b는 도 13a의 공정에서 이어지는 일 공정을 도시하는 사진이다.
도 13c는 도 13a 및 도 13b에 도시되는 공정을 포함하는 제조 방법에 의하여 제조된 프레스 성형품의 사진이다.
도 14a는 실시예 1에서 사용한 샘플 1의 형상을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 14b는 실시예 1에서 사용한 샘플 2의 형상을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 14c는 실시예 1에서 사용한 샘플 3의 형상을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 15는 실시예에서 시뮬레이션을 행한 3점 굽힘 시험을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 16은 실시예 1의 시뮬레이션에 의하여 얻어진 변위량과 하중의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 17a는 실시예 1의 시뮬레이션에 있어서의 샘플 1의 형상 변화의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 17b는 실시예 1의 시뮬레이션에 있어서의 샘플 2의 형상 변화의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 17c는 실시예 1의 시뮬레이션에 있어서의 샘플 3의 형상 변화의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 18a는 실시예 1의 시뮬레이션에 있어서의 샘플 1의 형상 변화의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 18b는 실시예 1의 시뮬레이션에 있어서의 샘플 2의 형상 변화의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 18c는 실시예 1의 시뮬레이션에 있어서의 샘플 3의 형상 변화의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 19a는 실시예 1의 시뮬레이션에 있어서의 각 샘플의 에너지 흡수량의 일례를 모식적으로 나타내는 그래프이다.
도 19b는 실시예 1의 시뮬레이션에 있어서의 각 샘플의 에너지 흡수량의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 그래프이다.
도 20a는 실시예 2의 시뮬레이션에 있어서의 각 샘플의 에너지 흡수량의 일례를 모식적으로 나타내는 그래프이다.
도 20b는 실시예 2의 시뮬레이션에 있어서의 각 샘플의 에너지 흡수량의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 그래프이다.
도 21a는 실시예 2의 시뮬레이션에 있어서의 샘플의 형상 변화의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 21b는 실시예 2의 시뮬레이션에 있어서의 샘플의 형상 변화의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 22a는 실시예 2의 시뮬레이션에 있어서의 샘플의 형상 변화의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 22b는 실시예 2의 시뮬레이션에 있어서의 샘플의 형상 변화의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 23a는 본 실시 형태의 제조 방법의 그 외의 일례에 있어서의 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 23b는 도 23a의 공정에서 이어지는 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 23c는 도 23b의 공정에서 이어지는 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 23d는 도 23c의 공정에서 이어지는 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 23e는 도 23d의 공정에서 이어지는 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 24a는 본 실시 형태의 제조 방법의 그 외의 일례에 있어서의 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 24b는 도 24a의 공정에서 이어지는 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 24c는 도 24b의 공정에서 이어지는 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 24d는 도 24c의 공정에서 이어지는 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 24e는 도 24d의 공정에서 이어지는 일 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이다.

본 발명자들은, 고강도이고 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성이 높은 핫 스탬프 성형품을 얻고자 예의 검토한 결과, 특정한 구조에 의하여 충돌에 대한 특성이 향상되는 것을 새로이 알아내었다. 또한 이와 같은 특정한 구조를 고강도 강판으로 제작함으로써, 고강도이고 3점 굽힘 시험에 있어서의 특성이 높은 핫 스탬프 성형품이 얻어지는 것을 새로이 알아내었다. 본 발명은 이 새로운 지견에 기초하는 것이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한 이하의 설명에서는 본 발명의 실시 형태에 대하여 예를 들어 설명하지만, 본 발명은 이하에서 설명하는 예에 한정되지 않는 것은 자명하다.

이하의 설명에서는 구체적인 수치나 재료를 예시하는 경우가 있지만, 본 발명의 효과가 얻어지는 한, 다른 수치나 재료를 적용해도 된다.

[핫 스탬프 성형품]

이하, 본 발명에 관한 핫 스탬프 성형품에 대하여 설명한다. 또한 이하의 설명에서는 핫 스탬프 성형품을 「프레스 성형품」 또는 「프레스 성형품(P)」이라 칭하여 설명하는 경우가 있다.

이하의 실시 형태의 프레스 성형품은, 2개의 종벽부와, 2개의 종벽부에 인접하는 천장판부를 포함하는, 1매의 강판으로 형성된 프레스 성형품이다. 본 실시 형태의 프레스 성형품은, 긴 형상의 종벽부와 긴 형상의 천장판부로 구성되는 긴 형상이어도 된다.

프레스 성형품(P)은 2개의 종벽부 중 적어도 한쪽의 종벽부로부터 연장되는 강판의 일부와 천장판부로부터 연장되는 강판의 일부가 중첩되는 돌출부를 갖는다. 이 돌출부에서는, 긴 형상의 프레스 성형품의 긴 쪽 방향에 수직인 면을 단면에서 본 경우, 천장판부와 돌출부 사이의 각도가 90°보다 크다.

천장판부와 중첩부가 이루는 각도를 이하에서는 「각도 X」라 칭하는 경우가 있다. 각도 X의 상세에 대해서는 제1 실시 형태에서 설명한다. 또한 천장판부에 미소한 요철이 형성되거나 하여 천장판부의 일부가 평판형이 아닌 경우, 천장판부 전체로서 평판으로 간주한 때의 각도를 천장판부의 각도로 한다. 단, 평판형의 천장판부의 일부에 큰 요철이 형성되어 있는 경우(도 8e 및 도 8f의 예 등)에는, 당해 요철을 제외한 부분을 천장판부로 하여 천장판부의 각도를 결정한다.

이하의 실시 형태의 프레스 성형품(P)은, 2개의 종벽부의 단부(천장판부측의 단부와는 반대측의 단부)로부터 연장되는 2개의 플랜지부를 포함해도 된다.

돌출부의 적어도 일부에서는, 천장판부로부터 연장되는 강판의 일부와 종벽부로부터 연장되는 강판의 일부가 중첩되어 이중으로 되어 있다. 이하의 설명에서는, 돌출부에 있어서 강판이 이중으로 중첩되어 있는 부분을 「중첩부」라 칭한다. 중첩부는 전체적으로 판상의 형상을 갖는다. 돌출부의 선단부에서는 강판이 절곡되어 있다.

돌출부의 길이이며 경계점으로부터 돌출부의 선단까지의 길이를 이하에서는 「길이 D」라 칭하는 경우가 있다. 길이 D는, 긴 쪽 방향에 수직인 단면에 있어서의 돌출부의 길이이다.

긴 쪽 방향에 수직인 단면에 있어서의 중첩부의 길이는 돌출부의 길이 D의 1배 이하이며, 0.1 내지 1배의 범위(예를 들어 0.5 내지 1배의 범위나 0.3 내지 0.8배의 범위)에 있어도 된다.

이하의 실시 형태의 프레스 성형품(P)은 1매의 강판(소재 강판)을 변형시킴으로써 형성할 수 있다. 구체적으로는 이하의 실시 형태의 제조 방법에 의하여 1매의 소재 강판을 프레스 성형함으로써 프레스 성형품(P)을 제조할 수 있다. 재료로 되는 소재 강판에 대해서는 후술한다.

이하의 실시 형태의 프레스 성형품(P)은 전체적으로 가늘고 긴 형상(긴 형상)을 갖는다. 종벽부, 천장판부, 플랜지부 및 돌출부는 모두 프레스 성형품의 긴 쪽 방향을 따라 연장되어 있다.

돌출부는 프레스 성형품의 긴 쪽 방향의 전체에 걸쳐 형성되어 있어도 되고, 프레스 성형품의 긴 쪽 방향의 일부에만 형성되어 있어도 된다.

이하에서는, 2개의 종벽부와, 2개의 종벽부의 단부를 잇는 가상의 면과, 천장판부에 의하여 둘러싸인 영역을 「프레스 성형품(P)의 내측」이라 칭하고, 종벽부 및 천장판부를 사이에 놓고 당해 내측과는 반대측의 영역을 「프레스 성형품(P)의 외측」이라 칭하는 경우가 있다.

천장판부는 2개의 종벽부를 연결한다. 더 상세하게는, 천장판부는 돌출부를 통해 2개의 종벽부를 연결한다. 다른 관점에서는, 천장판부는 2개의 종벽부를 연결하는 횡 벽부이다. 그 때문에 이 명세서에 있어서, 천장판부를 횡 벽부라 달리 호칭하는 것이 가능하다. 횡 벽부(천장판부)를 하방을 향하게 하여 프레스 성형품을 배치한 경우, 횡 벽부를 저판부라 칭하는 것도 가능하다. 그러나 이 명세서에서는 횡 벽부를 상방에 배치한 경우를 기준으로 하며, 횡 벽부를 천장판부라 칭한다.

프레스 성형품의 긴 쪽 방향에 수직인 면을 단면에서 본 경우, 천장판부와 종벽부가 이루는 각도 Y는 통상 90° 정도이다. 각도 Y에 대해서는 제1 실시 형태에서 설명한다. 각도 Y는 90° 미만이어도 되지만 통상은 90° 이상이며, 90° 내지 150°의 범위에 있어도 된다. 2개의 각도 Y는 상이해도 되지만 거의 동일한(양자의 차가 10° 이내) 것이 바람직하며, 동일해도 된다.

이하의 실시 형태의 프레스 성형품(P)에 있어서는, 돌출부는 2개의 경계부의 각각으로부터 돌출시켜도 된다. 이 경우, 2개의 경계부의 각각으로부터 하나씩 돌출부가 돌출한다. 2개의 돌출부에 있어서의 각도 X는 거의 동일한(양자의 차가 10° 이내) 것이 바람직하며, 동일해도 된다. 2개의 돌출부는, 바람직하게는 긴 쪽 방향에 수직인 단면에 있어서의 그것들의 형상이 선대칭으로 되도록 형성된다. 그러나 그것들은 선대칭으로 되도록 형성되지 않아도 된다.

천장판부와 돌출부가 이루는 각도 X는 95° 이상이어도 되고 105° 이상이어도 되고 135° 이상이어도 된다. 각도 X는 180° 이하여도 된다.

또한 각도 X가 180°라는 것은, 천장판부와 돌출부가 평행한 것을 의미한다. 각도 X는 90°보다 크고 180° 이하여도 된다.

이하의 실시 형태의 프레스 성형품(P)에서는, 돌출부의 길이이며, 프레스 성형품의 긴 쪽 방향에 수직인 면을 단면에서 본 경우, 종벽부와 천장판부의 각각의 연장선이 교차하는 경계점으로부터 상기 돌출부의 선단부까지의 길이가, 3㎜ 이상(예를 들어 5㎜ 이상, 10㎜ 이상, 또는 15㎜ 이상)이어도 된다. 당해 길이의 상한에 특별히 한정은 없지만, 예를 들어 25㎜ 이하여도 된다. 프레스 성형품(P)이 2개의 돌출부를 포함하는 경우, 2개의 돌출부의 길이는 동일해도 되고 상이해도 된다.

이하의 실시 형태의 프레스 성형품(P)에서는, 돌출부에 있어서, 종벽부로부터 연장되는 강판의 일부와 천장판부로부터 연장되는 강판의 일부가 접합 수단에 의하여 고정되어 있어도 되는 접합 수단은, 예를 들어 용접 등이다. 예를 들어 중첩부에서 이중으로 되어 있는 강판이 저항 스폿 용접이나 레이저 용접에 의하여 용접되어 있어도 된다. 또한 돌출부의 근원(천장판부 및 종벽부와 돌출부의 경계)에 있어서, 종벽부로부터 연장되는 강판의 일부와 천장판부로부터 연장되는 강판의 일부가 아크 용접(필렛 용접)되어 있어도 된다. 접합 수단은 접착제, 납땜, 리벳, 볼트 체결 및 마찰 교반 접합 중 어느 것이어도 된다.

이하의 실시 형태의 프레스 성형품(P)을 구성하는 강판의 인장 강도는 590㎫ 이상이어도 되고 780㎫ 이상이어도 되고 980㎫ 이상이어도 되고, 또는 1200㎫ 이상이어도 된다. 프레스 성형품(P)의 인장 강도의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 2500㎫이다. 후술하는 제조 방법의 제2 공정을 핫 스탬핑에 의하여 행하는 경우, 프레스 성형품(P)의 인장 강도를, 재료인 강판(블랭크)의 인장 강도보다도 높게 할 수 있다.

또한 프레스 성형품(P)의 인장 강도가 상기 값 이상인 것은, 달리 말하면 프레스 성형품(P)의 금속 조직에 있어서, 마르텐사이트 조직이 체적률로 20% 이상, 프레스 성형품(P)의 인장 강도가 1310㎫ 이상인 경우나 핫 스탬핑된 경우에는 90% 이상을 차지하는 금속 조직이다.

이하의 실시 형태의 프레스 성형품(P)에서는, 예를 들어 프레스 성형품(P)의 인장 강도가 1500㎫ 이상이고 마르텐사이트 조직이 체적률로 90% 이상인 경우, 천장판부로부터 연장되는 강판의 일부, 즉, 돌출부의 비커스 경도가 454 이상으로 되어도 된다. 또한 이때의 종벽부에 있어서의 비커스 경도에 대한, 돌출부에 있어서의 비커스 경도의 비가 0.95 이상으로 되어도 된다.

이하의 실시 형태의 프레스 성형품(P)에서는, 돌출부에 있어서, 종벽부로부터 연장되는 강판의 일부와 천장판부로부터 연장되는 강판의 일부가 밀착되어도 된다. 그 때문에 돌출부는, 특허문헌 7의 도 1및 도 2에 기재된 타원형의 오목형 또는 볼록형으로 형성된 코너 부분과는 상이하다.

종벽부로부터 연장되는 강판의 일부와 천장판부로부터 연장되는 강판의 일부가 밀착된 구조는, 후술하는 본 발명에 관한 프레스 성형품의 제조 방법에 의하여 제작할 수 있다.

(제1 실시 형태)

이하에, 본 발명에 관한 프레스 성형품의 더 구체적인 예를 제1 실시 형태로서 설명한다.

제1 실시 형태의 프레스 성형품(100)(프레스 성형품(P))의 사시도를 도 1에 모식적으로 도시한다. 또한 프레스 성형품(100)의 긴 쪽 방향에 수직인 면의 단면도를 도 2에 모식적으로 도시한다. 또한 이하에서는, 도 2에 있어서의 상방(천장판부측)을 본 실시 형태의 프레스 성형품(P)의 상방이라 칭하고, 도 2에 있어서의 하방(플랜지부측)을 본 실시 형태의 프레스 성형품(P)의 하방이라 칭하는 경우가 있다.

프레스 성형품(100)은 1매의 강판(101)으로 형성되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하여, 긴 형상의 프레스 성형품(100)은 2개의 종벽부(111), 천장판부(112), 2개의 플랜지부(113), 2개의 돌출부(115)를 포함한다. 종벽부(111), 천장판부(112) 및 플랜지부(113)는 각각 긴 형상이고 평판형이다. 천장판부(112)는 2개의 돌출부(115)를 통해, 천장판부(112)에 인접하는 2개의 종벽부(111)를 잇고 있다.

도 2에 도시하는 일례에서는, 2개의 플랜지부(113)는 2개의 종벽부(111)의 하단부로부터 외측을 향하여 거의 수평으로 연장되어 있다. 즉, 플랜지부(113)는 천장판부(112)와 거의 평행하다.

돌출부(115)는, 종벽부(111)와 천장판부(112)를 잇는 코너 부분의 경계부(114)로부터 외측을 향하여 돌출해 있다. 돌출부(115) 중 적어도 선단부(115t) 측에는 중첩부(115d)가 존재한다. 중첩부(115d)에서는, 천장판부(112)로부터 연장되는 강판(101a)(천장판부(112)로부터 연장되는 강판의 일부)과 종벽부(111)로부터 연장되는 강판(101b)(종벽부(111)로부터 연장되는 강판의 일부)이 중첩되어 밀착되어 있어도 된다.

강판(101a) 및 강판(101b)은 각각 강판(101)의 일부이다. 천장판부(112)로부터 연장되는 강판(강판(101a))은 선단부(115t)에 있어서 역방향으로 구부러져 강판(101b)으로 되어 있다. 중첩부(115d)는 전체적으로는 평판형이다. 돌출부(115)를 제외한 프레스 성형품(100)의 단면(긴 쪽 방향에 수직인 단면)은 대략 해트형이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 천장판부(112)와 돌출부(115)가 이루는 각도를 각도 X라 한다. 더 상세하게는 각도 X는, 천장판부(112)의 외측 표면(112s)을 포함하는 면과, 돌출부(115)의 일부인 중첩부(115d)의 표면(115ds)(중첩부(115d)에 있어서의 강판(101a)의 표면)을 포함하는 면이 이루는 각도를 말한다.

도 1 및 도 2에는, 각도 X가 180°인 경우를 도시한다. 이 경우, 천장판부(112)와 돌출부(115)는 평행하다. 각도 X가 180°인 경우의 바람직한 일례에서는, 천장판부(112)로부터 연장되는 강판(101a)과 천장판부(112) 사이에 단차가 없다. 또한 각도 X가 180°인 상태는, 다른 관점에서는 천장판부(112)와 돌출부(115)가 이루는 각도가 0°인 상태라고 간주하는 것도 가능하다.

각도 X는 상술한 범위에 있어도 된다. 각도 X가 145°인 경우의 일례의 단면도를 도 3에 도시한다.

각도 X가 90°보다 큰 경우, 천장판부(112)의 상방으로부터 프레스 성형품(100)을 본 때, 돌출부(115)를 구성하는 강판(101b)이 강판(101a)에 의하여 보이지 않게 되어 있다. 이와 같은 부분은 부각부라 칭해지는 경우가 있다. 다른 관점에서는 부각부는, 상형 및 하형만으로 프레스 성형하고자 한 때 역구배로 되는 부분이다.

본 실시 형태의 프레스 성형품(P)을 구조 부재로서 사용하는 경우, 천장판부(112)와 플랜지부(113)가 각각 다른 부재의 일부에 고정되어 이용되는 경우가 있다. 그 경우, 각도 X가 180°인 것이 바람직한 경우가 있다. 각도 X가 180°이고 또한 천장판부(112)의 표면과 돌출부(115)의 표면이 같은 평면 상에 있게 되어 있음으로써, 천장판부(112)측을 다른 부재에 고정하기 쉬워지는 경우가 있다. 또한 천장판부(112)측으로부터 하중이 가해진 때 천장판부(112) 및 돌출부(115)의 전체에서 하중을 지지하기 쉬워진다.

돌출부(115)의 길이이며, 프레스 성형품의 긴 쪽 방향에 수직인 면을 단면에서 본 경우, 종벽부(111)와 천장판부(112)의 각각의 연장선이 교차하는 경계점(114p)으로부터 돌출부(115)의 선단부(115t)까지의 길이 D(도 3b 또는 도 14a 참조)는, 상술한 범위에 있어도 된다.

중첩부(115d)는 통형으로 둥글게 되어 있지 않다. 그 때문에 돌출부(115)는, 특허문헌 6의 도 6에 기재된, 통형으로 둥글게 된 보강부와는 상이하다.

또한 선단부(115t) 이외의 영역에 있어서, 돌출부(115)를 구성하는 강판의 일부는 구부러져 있지만 절곡되어 있지 않다. 즉, 선단부(115t)를 제외하고 돌출부(115)에는, 돌출부(115)의 외측을 향하여 돌출하는 능선부가 없다. 이들 관점에서 프레스 성형품(100)은 특허문헌 4 및 5에 기재된 부품과는 상이하다.

또한 돌출부(115)에 있어서, 2매의 강판(종벽부(111)로부터 연장되는 강판의 일부인 강판(101b)과 천장판부(112)로부터 연장되는 강판의 일부인 강판(101a))이 밀착되어 있어도 된다. 이와 같이 구성함으로써 돌출부(115)의 강도를 더 향상시킬 수 있다.

도 2에는, 종벽부(111)와 천장판부(112)가 이루는 각도 Y가 90°보다 큰 경우의 일례를 도시하고 있다. 여기서 각도 Y는, 도 2에 나타내는 각도, 즉, 프레스 성형품(100)의 내측에 있어서 종벽부(111)와 천장판부(112)가 이루는 각도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 종벽부(111)와 플랜지부(113)를 잇는 코너부(116)는 둥글게 된 형상을 갖는 것이 바람직하다. 코너부(116)가 둥글게 된 형상을 가짐으로써, 코너부(116)에서 좌굴되는 것을 억제할 수 있다.

돌출부(115)에 있어서의 강판(101b)과 종벽부(111)의 경계의 코너부는, 프레스 성형품의 긴 쪽 방향에 수직인 면을 단면에서 본 경우, 곡면인 것이 바람직하다. 당해 코너부를 곡면으로 함으로써, 당해 코너부에서 좌굴되는 것을 억제할 수 있다.

긴 쪽 방향에 수직인 면에 있어서의 당해 코너부의 곡률 반경은, 길이 D의 0.1 내지 1배의 범위(예를 들어 0.2 내지 0.8배의 범위나 0.2 내지 0.5배의 범위)에 있어도 된다. 예를 들어 각도 X가 180°보다 작은 경우, 돌출부(115)의 강판(101a)과 천장판부(112)의 경계의 코너부가 곡면이어도 된다.

또한 프레스 성형품(P)의 긴 쪽 방향의 전체에 걸쳐 돌출부가 형성되어 있지 않아도 된다. 긴 쪽 방향의 일부에만 돌출부가 형성되어 있는 프레스 성형품(P)의 일례의 사시도를 도 4a에 모식적으로 도시한다. 도 4a의 프레스 성형품(100)에서는, 긴 쪽 방향의 양단의 영역 P2에 돌출부(115)가 형성되어 있지 않고 긴 쪽 방향의 중앙 영역 P1에 돌출부(115)가 형성되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 프레스 성형품을 다른 부재와 조합하여 구조 부재로 한 경우에 다른 부재가 형상의 제약을 받지 않고, 또한 원하는 충돌 안전 성능을 얻을 수 있다.

또한 도 4a에 도시한 바와 같은, 긴 쪽 방향의 일부에만 돌출부가 형성되어 있는 프레스 성형품(P)은, 후술하는 「2공정에 의한 제조 방법」만에 의하여 제조할 수 있다. 또는 긴 쪽 방향의 전체에 걸쳐 돌출부가 형성된 프레스 성형품의 긴 쪽 방향의 양단에, 돌출부를 갖지 않는 프레스 성형품을 용접 등에 의하여 접합함으로써, 도 4a 또는 도 4b에 도시한 바와 같은 프레스 성형품(P)을 제조할 수도 있다.

긴 쪽 방향의 일부에만 돌출부가 형성되어 있는 다른 프레스 성형품(P)의 일례의 사시도를 도 4b에 모식적으로 도시한다. 도 4b의 프레스 성형품(100)은 센터 필러의 일례이다. 도 4b에 있어서, 돌출부(115)의 외연을 굵은 선으로 나타낸다. 도 4b의 프레스 성형품(100)에서는, 긴 쪽 방향의 일부의 영역에만 돌출부(115)가 형성되어 있고 다른 영역에는 돌출부(115)가 형성되어 있지 않다.

돌출부(115)에서 이중으로 겹쳐져 있는 강판은 용접 등에 의하여 접합되어 있어도 된다. 예를 들어 도 5에 도시하는 영역 A 및/또는 영역 B가 용접되어 있어도 된다. 용접 방법은 특별히 한정되지 않지만, 돌출부의 단부가 아닌 영역 A의 용접은 저항 스폿 용접 또는 레이저 용접으로 행해도 된다. 돌출부(115)와 다른 부분의 경계에 있는 영역 B의 용접(필렛 용접)은 아크 용접으로 행해도 된다. 강판은 접착제, 납땜, 리벳, 볼트 체결 및 마찰 교반 접합 중 어느 것에 의하여 접합되어도 된다.

본 실시 형태의 프레스 성형품(P)은 다양한 용도에 이용할 수 있다. 예를 들어 각종 이동 수단(자동차, 이륜차, 철도 차량, 선박, 항공기)의 구조 부재나 각종 기계의 구조 부재에 사용할 수 있다. 자동차의 구조 부재의 예에는 사이드 실, 필러(프론트 필러, 프론트 필러 로어, 센터 필러 등), 루프 레일, 루프 아치, 범퍼, 벨트 라인 레인포스먼트 및 도어 임팩트 빔이 포함되며, 이들 이외의 구조 부재여도 된다.

[구조 부재]

이하, 본 발명에 관한 프레스 성형품을 사용한 구조 부재에 대하여 설명한다.

본 발명에 관한 프레스 성형품(P)은 그대로 각종 구조 부재로서 사용하는 것이 가능하다. 또는 본 발명에 관한 프레스 성형품(P)은 다른 부재(예를 들어 강판 부재)와 조합하여 사용해도 된다.

여기서 강판 부재란, 강판으로 형성된 부재이다. 이하의 실시 형태에서 설명하는 구조 부재는 상술한 실시 형태의 프레스 성형품(P)을 포함한다. 또한 이하에서 설명하는 자동차용의 구조 부재는 자동차 이외의 제품의 구조 부재로서 사용하는 것이 가능하다.

이하의 실시 형태의 구조 부재의 일례는, 상술한 실시 형태의 프레스 성형품(P)과, 프레스 성형품(P)과 폐단면을 구성하도록 프레스 성형품(P)에 고정된 강판 부재를 포함하도록 구성해도 된다. 즉, 프레스 성형품(P)과 강판 부재는 중공체를 구성해도 된다.

이하의 실시 형태의 구조 부재의 일례는, 상술한 실시 형태의 프레스 성형품(P)과, 그 프레스 성형품(P)의 2개의 플랜지부에 고정된 하나의 강판 부재를 포함한다. 달리 말하면 당해 강판 부재는, 프레스 성형품(P)의 2개의 플랜지부를 잇도록 당해 2개의 플랜지부에 고정된다.

플랜지부에는 다른 부재가 더 고정되어도 된다. 강판 부재의 일례는 상술한 실시 형태의 프레스 성형품(P)이다. 그 경우의 일례에서는, 서로 고정되는 2개의 프레스 성형품(P)은, 각각의 내측이 대향하도록 마주 보게 되어 고정된다. 강판 부재의 예에는, 강판(뒤판)이나 상술한 실시 형태의 프레스 성형품이 아닌 성형품이 포함되어도 된다.

프레스 성형품(P)이 플랜지부를 포함하지 않는 경우, 강판 부재는, 폐단면을 구성하도록 프레스 성형품(P)의 종벽부에 고정되어도 된다. 예를 들어 강판 부재의 단부에 플랜지부를 마련하고, 이 플랜지부와 프레스 성형품(P)의 종벽부를 고정해도 된다.

프레스 성형품(P)과 강판 부재의 고정 방법에 특별히 한정은 없으며, 상황에 따라 적절한 고정 방법을 선택하면 된다. 고정 방법의 예에는, 용접, 접착제, 납땜, 리벳, 볼트 체결 및 마찰 교반 접합으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나가 포함된다. 이들 중에서도 용접은 실시가 용이하다. 용접의 예에는 저항 스폿 용접 및 레이저 용접이 포함된다.

또한 본 실시 형태의 자동차 부품에서는, 본 실시 형태의 프레스 성형품(P)의 플랜지부의 일부만이 다른 강판 부재에 고정되어 있어도 된다. 그 경우, 플랜지부의 다른 부분은 다른 강판 부재에 고정되어 있지 않다. 예를 들어 본 실시 형태의 프레스 성형품의 플랜지부 중 긴 쪽 방향의 양단부 부근의 플랜지부만이 다른 강판 부재에 고정되고, 그 이외의 플랜지부는 다른 강판 부재에 고정되어 있지 않아도 된다.

(제2 실시 형태)

제2 실시 형태에서는, 본 발명에 관한 프레스 성형품(P)을 사용한 구조 부재의 일례에 대하여 설명한다. 도 6a 내지 도 6d는, 구조 부재(200)의 긴 쪽 방향에 수직인 단면을 모식적으로 도시하는 도면이다. 제2 실시 형태에서 설명하는 구조 부재는 상술한 용도(자동차 부품 및 그 외의 용도)에 사용할 수 있다.

도 6a에 도시하는 구조 부재(200)는 프레스 성형품(100)과 뒤판(강판)(201)을 포함한다. 뒤판(201)은 프레스 성형품(100)의 2개의 플랜지부(113)에 용접되어 있다. 도 6a에 도시하는 구조 부재(200)는, 2개의 종벽부(111)의 양쪽과 천장판부(112)의 각각에 접합부(602)를 통해 접합된 보조 부재(601)를 포함한다. 보조 부재(601)는 긴 형상의 부재이며, 프레스 성형품(100)의 긴 쪽 방향과 보조 부재(601)의 긴 쪽 방향이 대략 평행하게 배치되어도 된다. 도 6a 내지 도 6d의 예에서는, 보조 부재(601)는, 긴 쪽 방향에 수직인 단면의, 단면에서 본 형상이 일본어 コ자형이다.

도 6b에 도시하는 구조 부재(200)는, 2개의 종벽부(111)의 각각에 접합부(602)를 통해 접합된 보조 부재(601)를 포함한다. 천장판부(112)와 보조 부재(601) 사이에는 접합부(602)는 마련되어 있지 않다. 천장판부(112)와 보조 부재(601)를 밀착시켜 배치해도 되고 간극이 생기도록 배치해도 된다.

도 6c에 도시하는 구조 부재(200)는, 천장판부(112)에 접합부(602)를 통해 접합된 보조 부재(601)를 포함한다. 2개의 종벽부(111)와 보조 부재(601) 사이에는 접합부(602)는 마련되어 있지 않다. 종벽부(111)와 보조 부재(601)를 밀착시켜 배치해도 되고 간극이 생기도록 배치해도 된다.

도 6d에 도시하는 구조 부재(200)는, 2개의 종벽부(111)의 각각에 접합부(602)를 통해 접합된 보조 부재(601)를 포함한다. 도 6d의 예에서는, 천장판부(112)와 보조 부재(601)의 상면 사이에 공간이 마련되어 있다.

도 7a 및 도 7b는, 보조 부재의 다른 형태를 설명하기 위한, 구조 부재(200)의 긴 쪽 방향에 수직인 단면을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 7a 및 도 7b의 예에서는, 보조 부재(701)는, 긴 쪽 방향에 수직인 단면의, 단면에서 본 형상이 L자형이다. 보조 부재(701)는 긴 형상의 부재이며, 프레스 성형품(100)의 긴 쪽 방향과 보조 부재(701)의 긴 쪽 방향이 대략 평행하게 배치되어도 된다.

도 7a에 도시하는 구조 부재(200)는, 2개의 종벽부(111) 중 한쪽과 천장판부(112)의 각각에 접합부(602)를 통해 접합된 2개의 보조 부재(701)를 포함한다. 도 7b에 도시하는 구조 부재(200)는, 천장판부(112)에 접합부(702)을 통해 접합된 2개의 보조 부재(701)를 포함한다. 2개의 종벽부(111)와 보조 부재(701) 사이에는 접합부(702)는 마련되어 있지 않다. 종벽부(111)와 보조 부재(701)를 밀착시켜 배치해도 되고 간극이 생기도록 배치해도 된다.

상술한 보조 부재(601 또는 701)는 구조 부재(200)의 긴 쪽 방향의 전체에 걸쳐 배치되어도 되고, 긴 쪽 방향의 일부에만 배치되어도 된다. 접합부(602 또는 702)는, 상술한 용접, 접착제, 납땜, 리벳, 볼트 체결 및 마찰 교반 접합 중 어느 것에 의하여 구성되어도 된다.

상술한, 돌출부를 갖는 프레스 성형품을 포함하는 구조 부재에 있어서는, 종벽부가 내측으로 이동하도록 전도되기 때문에, 보조 부재를 추가함으로써 이 전도의 억제가 가능해져 충돌 특성이 더욱 향상된다.

또한 보조 부재(601 또는 701)의 강도는 높은 것이 바람직하지만, 상술한 바와 같은 내측에의 전도의 억제에 기여하는 것이면, 보조 부재(601 또는 701)의 소재는 폴리머 재료나 발포 수지 등의 비금속이어도 된다.

(제3 실시 형태)

제3 실시 형태에서는, 상술한 실시 형태의 프레스 성형품(P)을 사용한 구조 부재의 예에 대하여 설명한다. 구조 부재의 예를 도 8a 내지 도 8c에 도시한다. 도 8a 내지 도 8c는, 구조 부재의 긴 쪽 방향에 수직인 단면을 모식적으로 도시하는 도면이다. 제2 실시 형태에서 설명하는 구조 부재는 상술한 용도(자동차 부품 및 그 외의 용도)에 사용할 수 있다.

도 8a에 도시하는 구조 부재(200a)는 프레스 성형품(100)과 뒤판(강판)(201)을 포함한다. 뒤판(201)은 프레스 성형품(100)의 2개의 플랜지부(113)에 용접되어 있다. 도 8b에 도시하는 구조 부재(200b)는 프레스 성형품(100)과 다른 프레스 성형품(202)을 포함한다. 프레스 성형품(202)은 대략 해트형의 단면을 갖는다. 프레스 성형품(100)과 프레스 성형품(202)은 각각의 내측 영역이 대향하도록 배치되며, 프레스 성형품(100)의 플랜지부(113)와 프레스 성형품(202)의 플랜지부(202a)가 용접되어 있다. 구조 부재(200c)는 2개의 프레스 성형품(100)을 포함한다. 2개의 프레스 성형품(100)은 각각의 내측 영역이 대향하도록 배치되며, 서로의 플랜지부(113)끼리가 용접되어 있다. 2개의 프레스 성형품(100) 중 하나를 강판 부재로 간주하는 것이 가능하다. 또한 뒤판(201) 및 프레스 성형품(202)은 강판 부재이다.

본 실시 형태의 구조 부재를 구성하는 프레스 성형품(100)은, 도 8d에 도시한 바와 같이, 플랜지부(113)의 일부에 다른 강판 부재가 접합(고정)되어 있지 않아도 된다. 또한 프레스 성형품(100)에서는, 도 8e 및 도 8f에 도시한 바와 같이, 천장판부(112)에 오목부(112c)가 형성되어 있어도 된다.

도 8e의 프레스 성형품(100)에서는 오목부(112c)의 깊이가 종벽부(111)의 높이와 거의 동일하다. 도 8f의 프레스 성형품(100)에서는 오목부(112c)의 깊이가 종벽부(111)의 높이의 절반 정도이다. 도 8e 및 도 8f에 도시하는 프레스 성형품(100)도 본 실시 형태의 구조 부재에 사용할 수 있다. 그 경우, 플랜지부(113)의 전체를 다른 강판 부재에 접합해도 되고, 플랜지부(113)의 일부만을 다른 강판 부재에 접합해도 된다. 플랜지부(113)의 일부만을 다른 강판 부재에 접합하는 경우, 그 접합 부분은 프레스 성형품의 긴 쪽 방향의 양단부 근방만이어도 된다.

[프레스 성형품의 제조 방법]

이하, 본 발명에 관한 프레스 성형품의 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 관한 프레스 성형품의 제조 방법은 상술한 실시 형태의 프레스 성형품(P)을 제조하기 위한 방법이다. 상술한 실시 형태의 프레스 성형품(P)에 대하여 설명한 사항은 이하에 설명하는 제조 방법에 적용할 수 있기 때문에, 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한 이하의 제조 방법에 대하여 설명한 사항은 상술한 실시 형태의 프레스 성형품(P)에 적용할 수 있다.

이하의 실시 형태의 제조 방법은 제1 공정과 제2 공정을 포함한다. 제1 공정은, 2개의 종벽부로 되는 2개의 종벽부 상당부, 천장판부로 되는 천장판부 상당부, 및 돌출부로 되는 돌출부 상당부를 포함하는 소재 강판을 변형시킴으로써, 천장판부 상당부에 대하여 2개의 종벽부 상당부가 동일한 방향으로 구부러져 있는 상태에 있는 변형 강판(변형된 강판)을 얻는 공정이다. 제2 공정은, 변형 강판을 프레스 성형함으로써 프레스 성형품(P)을 형성하는 공정이다. 제2 공정에 있어서, 돌출부 상당부의 적어도 일부를 중첩시킴으로써 돌출부를 형성한다.

변형 강판에 있어서, 종벽부 상당부, 천장판부 상당부 및 돌출부 상당부 사이에는 통상 명확한 경계는 없다. 그러나 그것들 사이에 어떠한 경계가 있어도 된다.

변형 강판은, 하중을 제거한 때 변형이 해소되는 탄성 변형의 상태에 있어도 되고, 하중을 제거하더라도 변형이 해소되지 않는 소성 변형의 상태에 있어도 된다. 즉, 변형 강판은 소성 변형의 상태 또는 탄성 변형의 상태에 있어도 된다. 소성 변형의 상태에 있는 변형 강판을 이하에서는 「예비 성형품」이라 칭하는 경우가 있다.

제1 공정에 특별히 한정은 없으며, 공지된 프레스 성형에 의하여 행해도 된다.

제2 공정에 대해서는 후술하겠지만, 제2 공정에서는 핫 프레스 성형을 이용하는 것이 바람직하다. 제2 공정에 의하여 얻어진 프레스 성형품은 또한 후처리되어도 된다. 제2 공정에 의하여 얻어진(또는 그 후의 후처리에 의하여 얻어진) 프레스 성형품은 그대로 사용되어도 되고 다른 부재와 조합하여 사용되어도 된다.

이하에서는, 출발 재료인 강판(소재 강판)을 「블랭크」라 칭하는 경우가 있다. 블랭크는 통상, 평판형의 강판이며, 제조되는 프레스 성형품(P)의 형상에 따른 평면 형상을 갖는다. 블랭크의 두께 및 물성은 프레스 성형품(P)에 요구되는 특성에 따라 선택된다. 예를 들어 프레스 성형품(P)이 자동차용의 구조 부재인 경우에는 그에 따른 블랭크가 선택된다. 블랭크의 두께는, 예를 들어 0.4㎜ 내지 4.0㎜의 범위에 있어도 되고 0.8㎜ 내지 2.0㎜의 범위에 있어도 된다.

본 실시 형태의 프레스 성형품(P)의 두께는 블랭크의 두께와 가공 공정에 따라 정해지며, 여기서 예시한 블랭크의 두께 범위에 있어도 된다.

블랭크는, 인장 강도가 340㎫ 이상(예를 들어 인장 강도가 500 내지 800㎫, 490㎫ 이상, 590㎫ 이상, 780㎫ 이상, 980㎫ 이상, 또는 1200㎫ 이상)인 고장력 강판(하이 텐슬재)인 것이 바람직하다. 구조 부재로서의 강도를 유지하면서 경량화를 도모하기 위해서는 성형품의 인장 강도가 높은 것이 바람직하며, 590㎫ 이상(예를 들어 780㎫ 이상, 980㎫ 이상, 또는 1180㎫ 이상)의 블랭크가 사용되는 것이 더 바람직하다. 블랭크의 인장 강도의 상한에 한정은 없으며, 일례에서는 2500㎫ 이하이다. 본 실시 형태의 프레스 성형품(P)의 인장 강도는, 통상은 블랭크의 인장 강도와 동등하거나 그보다도 높으며, 여기서 예시한 범위에 있어도 된다.

소재 강판(블랭크)의 인장 강도가 590㎫ 이상인 경우, 블랭크와 동등 이상의 프레스 성형품을 얻기 위해서는 제2 공정이 핫 스탬핑(열간 프레스)에 의하여 행해지는 것이 바람직하다.

인장 강도가 590㎫ 미만인 블랭크를 사용하는 경우에도 제2 공정을 핫 스탬핑에 의하여 행해도 된다. 핫 스탬핑을 행하는 경우, 그에 적합한 공지된 조성을 갖는 블랭크를 사용해도 된다.

블랭크의 인장 강도가 590㎫ 이상이고 두께가 1.4㎜ 이상인 경우에는, 연성이 낮은 블랭크이더라도 돌출부에서 균열이 생기는 것을 억제하기 위하여 제2 공정을 핫 스탬핑으로 행하는 것이 특히 바람직하다.

마찬가지의 이유에서, 블랭크의 인장 강도가 780㎫ 이상이고 두께가 0.8㎜ 이상인 경우에는 제2 공정을 핫 스탬핑으로 행하는 것이 특히 바람직하다. 가열한 강판은 연성이 높아지기 때문에, 제2 공정을 핫 스탬핑으로 행하는 경우, 블랭크의 두께가 3.2㎜이더라도 균열이 생기는 일이 적다.

블랭크의 인장 강도가 높은 경우, 냉간 프레스에서는 돌출부의 선단부에서 균열이 생기기 쉬워진다. 그 때문에, 성형 후의 강판의 인장 강도가 1200㎫ 이상(예를 들어 1500㎫ 이상 또는 1800㎫ 이상)으로 되는 경우에는 제2 공정을 핫 스탬핑에 의하여 행하는 것이 더 바람직하다. 성형 후의 강판의 인장 강도가 1200㎫ 미만으로 되는 경우에도 제2 공정을 핫 스탬핑에 의하여 행해도 된다.

또한 블랭크의 인장 강도가 780㎫ 이상인 경우, 냉간 프레스에 의하여 상기 실시 형태의 프레스 성형품(P)의 형상으로 하면 돌출부 등에 주름이나 균열이 생기는 경우가 있다. 그러나 본원 발명의 프레스 성형품의 제조 방법에 있어서, 제2 공정을 핫 스탬핑에 의하여 행함으로써 블랭크의 인장 강도가 780㎫ 이상이더라도 상기 실시 형태의 프레스 성형품(P)의 형상을 얻을 수 있다. 즉, 제2 공정을 핫 스탬핑에 의하여 행함으로써 인장 강도가 780㎫ 이상인 프레스 성형품(P)을 제조할 수 있다.

특허문헌 4, 5 및 6에서는 핫 스탬핑을 이용한 제조 방법은 개시되어 있지 않다. 그러나 상기와 같이 인장 강도가 590㎫ 이상인 프레스 성형품을 얻기 위해서는 제2 공정을 핫 스탬핑에 의하여 행하는 것이 바람직하다.

또한 핫 스탬핑에 있어서 원하는 강도를 확보하기 위하여 블랭크의 화학 조성으로서 C양은 0.090 내지 0.400질량% 필요하다. 또한 Mn도 마찬가지로 1.00 내지 5.00질량% 필요하다. 또한 B도 마찬가지로 0.00050 내지 0.05000질량% 필요하다. ?칭 후의 인장 강도 1500㎫ 이상으로 되는 블랭크의 대표적인 화학 조성은 특별히 한정되지 않지만, C: 0.200질량%, Si: 0.0200질량%, Mn: 1.30질량%, Al: 0.030질량%, Ti: 0.02질량%, B: 0.00150질량%이다.

제1 공정에서의 변형은 통상 그다지 크지 않다. 그 때문에, 블랭크의 인장 강도와는 무관하게 제1 공정은 통상, 냉간 가공(예를 들어 냉간 프레스)으로 행할 수 있다. 단, 필요에 따라 제1 공정을 열간 가공(예를 들어 열간 프레스)으로 행해도 된다. 바람직한 일례에서는 제1 공정을 냉간 가공으로 행하고 제2 공정을 핫 스탬핑으로 행한다.

제2 공정에서 이용되는 핫 스탬프 성형(핫 스탬핑)의 일례에 대하여 이하에 설명한다. 핫 스탬핑을 행하는 경우, 먼저 피가공물(블랭크 또는 예비 성형품)을 소정의 ?칭 온도까지 가열한다. ?칭 온도는, 피가공물이 오스테나이트화되는 A3 변태점(더 구체적으로는 Ac3 변태점)보다도 높은 온도이며, 예를 들어 910℃ 이상이어도 된다.

다음으로, 가열한 피가공물을 프레스 장치로 프레스한다. 피가공물은 가열되어 있기 때문에 크게 변형시키더라도 균열이 생기기 어렵다. 피가공물을 프레스할 때 피가공물을 급랭한다. 이 급랭에 의하여 프레스 가공 시에 피가공물이 ?칭된다. 피가공물의 급랭은, 금형을 냉각하거나 금형으로부터 피가공물을 향하여 물을 분출시키거나 함으로써 실시할 수 있다. 프레스 장치에 의하여 피가공물을 급랭할 때의 냉각 속도는, 예를 들어 30℃/s 이상이 바람직하다.

핫 스탬핑의 수순(가열 및 프레스 등) 및 그에 이용되는 장치에 특별히 한정은 없으며, 공지된 수순 및 장치를 이용해도 된다.

예비 성형품은, 긴 쪽 방향에 수직인 단면이 U자형인 U자형부를 포함해도 된다. 이 U자형부가 2개의 종벽부, 천장판부 및 돌출부로 된다. U자형부의 단부에는, 플랜지부로 되는 부분이 이어져 있어도 된다.

이하의 설명에 있어서 「단면」이라는 어구는, 원칙적으로 예비 성형품 등의 부재의 긴 쪽 방향에 수직인 단면을 의미한다.

[2공정에 의한 제조 방법]

상술한 제1 공정 및 제2 공정을 포함하고, 이들 공정을 상이한 장치 또는 금형에 의하여 실시하는 프레스 성형품의 제조 방법(2공정에 의한 프레스 성형품의 제조 방법)의 일례에 대하여 이하에 설명한다.

2공정에 의한 프레스 성형품의 제조 방법에 있어서는, 제1 공정 후 또한 제2 공정 전에, 제1 공정에서 소재 강판을 가공하여 얻어진 변형 강판을 가열하는 가열 공정을 포함한다.

제2 공정에 있어서는, 상형과 하형을 포함하는 프레스형과 2개의 캠형에 의하여 핫 프레스 성형이 행해진다. 하형은 볼록부를 가지며, 하형의 볼록부와 변형 강판이 접하지 않는 상태로 배치하는 공정을 갖는다. 또한 제2 공정에 있어서는, (a) 천장판부 상당부를 상형과 하형에 의하여 프레스하는 공정과, (b) 2개의 종벽부 상당부를 하형과 2개의 캠형에 의하여 프레스하는 공정을 포함한다.

이하에 설명하는 제4 실시 형태의 제조 방법에 있어서, 제2 공정은 이하의 공정 (a) 및 공정 (b)를 포함해도 된다. 이 제2 공정은, 변형 강판이, 소성 변형되어 있는 예비 성형품인 경우에 바람직하게 사용된다.

공정 (a)에서는 천장판부 상당부를, 쌍을 이루는 상형과 하형을 포함하는 프레스형에 의하여 프레스한다. 공정 (b)에서는 2개의 종벽부 상당부를 하형과 2개의 캠형에 의하여 프레스한다. 이하의 실시 형태의 제조 방법에서는 공정 (a) 및 공정 (b)의 양쪽이 완료된 때 돌출부가 형성되는 금형을 사용해도 된다. 캠형은 주로 프레스 방향에 대하여 수직인 방향(수평 방향)으로 이동한다. 전형적인 일례에서는 캠형은 수평 방향으로만 이동한다.

공정 (a) 및 공정 (b)를 행하는 타이밍은 상황에 따라 선택할 수 있으며, 어느 것을 먼저 완료시켜도 되고 양자를 동시에 완료시켜도 된다. 또한 공정 (a) 및 공정 (b) 중 어느 것을 먼저 개시해도 되고 양자를 동시에 개시해도 된다. 공정 (a) 및 공정 (b)의 완료의 타이밍이 상이한 제1 내지 제3 예에 대하여 이하에 설명한다.

제2 공정의 제1 예에서는 공정 (a)가 완료된 후에 공정 (b)를 완료시킨다. 제1 예는, 천장판부와 중첩부가 이루는 각도 X가 90°보다 크고 135° 이하인 경우에 바람직하게 행해진다.

또한 공정 (a)가 완료된 후에 공정 (b)를 완료시키는 한, 공정 (a)가 완료되기 전에 공정 (b)에 있어서의 캠형의 이동을 개시해도 된다.

제2 공정의 제2 예에서는 공정 (b)가 완료된 후에 공정 (a)를 완료시킨다. 제2 예는, 천장판부와 중첩부가 이루는 각도 X가 135° 이상(예를 들어 135° 내지 180°의 범위)인 경우에 바람직하게 행해진다.

또한 공정 (b)가 완료된 후에 공정 (a)를 완료시키는 한, 공정 (b)가 완료되기 전에 공정 (a)에 있어서의 프레스형의 이동을 개시해도 된다.

제2 공정의 제3 예에서는 공정 (a) 및 공정 (b)를 동시에 완료시킨다. 공정 (a)과 공정 (b)가 동시에 완료되는 한, 공정 (a)에 있어서의 프레스형의 이동 개시 시기와 공정 (b)에 있어서의 캠형의 이동 개시 시기에 한정은 없다.

(제4 실시 형태)

제4 실시 형태에서는, 프레스 성형품(P)을 제조하기 위한 방법에 대하여 설명한다. 제4 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에서 설명한 프레스 성형품(P)을 제조하는 일례에 대하여 설명한다.

제4 실시 형태에서는, 제2 공정을 핫 스탬핑에 의하여 행하는 일례에 대하여 설명한다. 이 제4 실시 형태에서는, 소성 변형되어 있는 예비 성형품을 변형 강판으로서 사용하는 경우에 대하여 설명한다.

먼저 제1 공정에서는, 2개의 종벽부(111)로 되는 부분(2개의 종벽부 상당부), 천장판부(112)로 되는 부분(천장판부 상당부), 및 돌출부(115)로 되는 부분(돌출부 상당부)을 적어도 포함하는 예비 성형품(301)(변형 강판)을, 소재 강판을 변형시킴으로써 형성한다. 제1 공정은 상술한 방법(예를 들어 프레스 가공)에 의하여 행할 수 있다. 제1 공정에서 형성되는 예비 성형품(301)의 일례의 단면(긴 쪽 방향에 수직인 단면)을 도 9에 모식적으로 도시한다.

도 9에 도시한 바와 같이 예비 성형품(301)은, U자형부(301a)와, 플랜지부(113)로 되는 평탄부(301b)(플랜지부 상당부)를 포함한다. U자형부(301a)는 2개의 종벽부 상당부(301aw) 및 천장판부 상당부(301at)를 포함하고, 또한 돌출부 상당부(301ae)를 포함한다.

예비 성형품(301)에서는, 천장판부 상당부(301at)에 대하여 2개의 종벽부 상당부(301aw)가 동일한 방향으로 구부러져 있는 상태에 있다. 즉, 2개의 종벽부 상당부(301aw)는 모두 천장판부 상당부(301at)의 한쪽 주면측으로 구부러져 있다.

예비 성형품(301)의 단면은 대략 해트형이다. 또한 U자형부(301a)의 단면은 대략 U자형(도 7에서는 상하가 반대)이다. 예비 성형품(301)은 소성 변형되어 있으며, 하중이 가해져 있지 않은 상태에 있어서 도 9의 형상을 유지한다.

U자형부(301a)의 길이(단면 길이)를 Lu라 한다. 또한 프레스 성형품(P)에 있어서 종벽부의 높이를 Hb(도 14a의 Hb1에 상당)라 하고, 2개의 종벽부 사이의 폭을 Wb(도 14a의 Wb1에 상당)라 한다. U자형부(301a)는, 종벽부 상당부(301aw) 및 천장판부 상당부(301at)에 추가하여, 제2 공정에 의하여 돌출부(115)로 되는 돌출부 상당부(301ae)를 포함한다. 그 때문에 길이 Lu, 폭 Wb 및 높이 Hb는 Wb+2Hb<Lu의 관계를 만족시킨다. 또한 U자형부(301a)의 폭을 Wa라 하고 높이를 Ha라 한다. 통상, Wb≤Wa의 관계와 Wb+2Hb<Wa+2Ha의 관계가 만족된다.

또한 도 9에 도시하는 예비 성형품(301)의 U자형부(301a)에서는, 돌출부 상당부(301ae)와 다른 부분 사이에는 명확한 경계가 없다.

예비 성형품(301)의 평탄부(301b)의 단부는 하방(천장판부(112)로부터 떨어지는 방향)으로 낮아져 있어도 된다. 이하의 도 10a 내지 도 10d에서는, 평탄부(301b)의 단부가 낮아져 있지 않은 예비 성형품(301)을 사용하여 제2 공정을 행하는 일례에 대하여 설명한다. 도 11a 내지 도 11d에 도시한 바와 같이, 평탄부(301b)의 단부가 낮아져 있는 예비 성형품(301)이더라도 마찬가지로 성형이 가능하다.

제2 공정은 핫 스탬핑에 의하여 행해진다. 그 때문에 미리 예비 성형품(301)을 Ac3 변태점 이상의 온도(예를 들어 Ac3 변태점보다 80℃ 이상 높은 온도)로까지 가열한다. 이 가열은, 예를 들어 예비 성형품(301)을 가열 장치 내에서 가열함으로써 행해진다.

다음으로, 가열된 예비 성형품(301)을 프레스 장치에 의하여 프레스 가공한다. 프레스 가공에 사용되는 프레스형의 구성의 일례를 도 10a에 도시한다. 프레스 장치는 프레스형(10), 플레이트(13), 신축 기구(14), 캠 압박형(15) 및 캠형(슬라이드형)(21)을 포함한다.

프레스형(10)은, 쌍으로 되는 상형(11)과 하형(12)을 포함한다. 하형(12)은, 볼록면이 상형(11)의 방향을 향하는 볼록부(12a)를 포함한다. 캠 압박형(15) 및 캠형(21)은 각각, 캠 기구로서 작용하는 경사면(15a 및 21a)을 갖는다. 캠 압박형(15)은 신축 가능한 신축 기구(14)를 통해 플레이트(13)에 고정되어 있다. 신축 기구로는 스프링 및 유압 실린더 등의 공지된 신축 기구를 사용할 수 있다.

플레이트(13)의 하강에 수반하여 상형(11) 및 캠 압박형(15)이 하강한다. 캠 압박형(15)의 하강에 수반하여 캠형(21)이 캠 압박형(15)에 눌려 하형(12)의 볼록부(12a) 측으로 이동한다. 잘 알려져 있는 바와 같이 캠형(21)의 이동의 타이밍은, 경사면(15a 및 21a)의 위치 및 형상을 변화시킴으로써 조정할 수 있다. 즉, 그것들의 조정에 의하여 상술한 공정 (a)의 완료 및 공정 (b)의 완료의 타이밍을 조정할 수 있다.

상기 예에서는 캠 기구에 의하여 캠형(21)을 이동시키고 있다. 그러나 캠 기구를 사용하지 않고 유압 실린더 등에 의하여, 캠형(21)이 다른 형의 이동에 의존하지 않고 독립적으로 이동하는 구성으로 해도 된다.

이 실시 형태에서는, 상형(11)과 캠 압박형(15)이 플레이트(13)를 개재시켜 프레스기의 동일한 슬라이드에 설치되어 있는 일례에 대하여 예시하고 있다. 그러나 상형(11)과 캠 압박형(15)을 프레스기의 각각의 슬라이드에 설치하고 그것들을 개별로 동작시켜도 된다. 또한 이 실시 형태에서는, 캠 압박형(15)이 압박됨으로써 캠형(21)이 이동하는 일례에 대하여 예시하고 있다. 그러나 캠형(21)에 직접 설치한 구동 장치에 의하여 캠형(21)을 독립적으로 이동시켜도 된다.

프레스형(10) 및 캠형(21)은 냉각 기능을 갖는다. 예를 들어 프레스형(10) 및 캠형(21)은, 그것들의 내부를 냉각수가 순환하도록 구성되어도 된다. 냉각된 금형을 사용하여 프레스를 행함으로써, 가열된 예비 성형품(301)이 성형 및 냉각된다. 그 결과, 프레스 성형과 ?칭이 행해진다.

또한 금형으로부터 물을 분출시킴으로써 냉각을 행해도 된다.

도 10a의 장치를 사용하여 프레스 성형하는 공정의 일례에 대하여 설명한다. 도 10a 내지 도 10d에, 상술한 제2 예의 방법으로 제2 공정을 행하는 경우의 일례를 모식적으로 도시한다. 이 제2 예의 방법은, 각도 X가 135° 내지 180°의 범위에 있는 경우에 바람직하게 이용된다.

먼저, 도 10a에 도시한 바와 같이 상형(11)과 하형(12) 사이에 예비 성형품(301)을 배치한다. 이때, 하형(12)의 볼록부(12a)와 변형 강판(301)이 접하지 않는 상태로 배치하는 것이 중요하다.

상형(11)과 하형(12) 사이에 예비 성형품(301)을 배치할 때, 변형 강판(301)의 U자형부(301a)(2개의 종벽부(111)로 되는 부분(2개의 종벽부 상당부), 천장판부(112)로 되는 부분(천장판부 상당부), 및 돌출부(115)로 되는 부분(돌출부 상당부)을 포함하는 영역)이 하형(12)의 볼록부(12a)와 접한 상태이면, 변형 강판(301)에 있어서 하형(12)의 볼록부(12a)와 접해 있는 개소는 하형(12)에 의하여 냉각된다. 이 경우, 프레스 성형 시에, 핫 프레스에 필요한 강판 온도를 유지하지 못하게 된다. 이 때문에 프레스 성형품에 균열이나 주름이 생길 우려가 있어, 원하는 강도를 얻지 못하게 된다. 또한 ?칭에 필요한 냉각 속도를 얻지 못하여, 원하는 강도를 얻지 못하게 된다.

특히 변형 강판(301)의 돌출부(115)로 되는 부분(돌출부 상당부)과 그 근방에 있어서는 균열이나 주름이 생기기 쉽기 때문에, 하형(12)의 볼록부(12a)와 접하지 않는 상태로 변형 강판(301)을 배치하는 것이 중요하다.

다음으로, 플레이트(13)를 하강시킨다. 캠형(21)은, 플레이트(13)에 수반하여 하강하는 캠 압박형(15)에 눌려 볼록부(12a) 측으로 슬라이드한다. 그 결과, 도 10b에 도시한 바와 같이, 하형(12)(볼록부(12a))과 캠형(21)이, 종벽부(111)로 되는 부분을 프레스하여 구속한다. 이와 같이 하여 공정 (b)가 완료된다.

다음으로, 도 10c에 도시한 바와 같이, 플레이트(13)를 더 하강시키고, 그것에 의하여, 천장판부로 되는 부분의 프레스를 개시한다. 이때, 신축 기구(14)가 수축한다. 예비 성형품(301)은 돌출부 상당부를 갖기 때문에, 그 돌출부 상당부가 캠형(21)측으로 튀어나온다.

다음으로, 도 10d에 도시한 바와 같이, 상형(11)을 하사점까지 하강시켜, 천장판부로 되는 부분을 상형(11)과 하형(12)(볼록부(12a))으로 프레스하여 구속한다. 이와 같이 하여 공정 (a)가 완료된다.

이상과 같이 하여 프레스 성형이 완료된다. 돌출부 상당부는 상형(11)과 캠형(21) 사이에서 절첩되어, 중첩부(115d)를 갖는 돌출부(115)로 된다. 이와 같이 하여 본 실시 형태의 프레스 성형품(100)이 얻어진다.

핫 스탬핑을 행할 때, 돌출부의 ?칭성을 확보하기 위하여, 즉, 프레스 성형품의 돌출부의 인장 강도를 핫 스탬핑의 소정의 목표한 강도로 하기 위해서는, 성형 시의 냉각 속도를 저하시키지 않고 성형할 필요가 있다. 이 관점에서 보면, 돌출부 이외에 있어서는 강판의 양면이 금형과 접촉하기 때문에 양면으로부터 재료가 냉각되어, 소정의 냉각 속도를 확보할 수 있다.

한편, 돌출부에서는 강판의 편면(프레스 성형품의 외측)으로부터밖에 냉각되지 않기 때문에 냉각 속도가 저하되어, 원하는 인장 강도가 얻어지지 않는 경우가 있다. 그 때문에, 프레스 성형품의 돌출부의 각도 X가 135° 내지 180°의 범위에 있는 경우에는 캠형(21)으로 종벽부를 성형한 후에 상형(11)으로 천장판부를 성형하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상술한 제1 예의 방법으로 제2 공정을 행하는 경우의 일례에 대하여 설명한다. 도 11a 내지 도 11d에 각 공정을 모식적으로 도시한다. 이 제1 예의 방법은, 각도 X가 90°보다 크고 135° 이하인 경우에 바람직하게 이용된다.

도 11a 내지 도 11d에서는, 플랜지부(113)로 되는 평탄부(301b)(도 9 참조)의 단부가 하방으로 구부러져 있고, 하형(12)이 그에 대응하는 형상을 갖는 경우에 대하여 도시한다. 이와 같은 구성에 의하면, 평탄부(301b)의 단부를 캠형(21)의 하면과 하형(12) 사이에 집어넣는 것이 용이해진다.

물론 도 10a 내지 도 10d에 도시한 바와 같이, 평탄부(301b)의 단부가 하방으로 구부러져 있지 않아도 된다. 즉, 본 실시 형태의 제조 방법에 있어서, 예비 성형품 중 플랜지부로 되는 부분의 단부가 하방으로 구부러져 있어도 되고 구부러져 있지 않아도 된다. 플랜지부로 되는 부분의 단부가 하방으로 구부러져 있는 경우, 그에 대응하는 오목부가 하형에 형성되어 있어도 된다.

도 11a에 도시하는 장치에서는, 신축 가능한 신축 기구(14)를 통해 상형(11)이 플레이트(13)에 고정되어 있다. 한편, 캠 압박형(15)은 신축 기구(14)를 통하지 않고 플레이트(13)에 고정되어 있다.

이 제2 공정에서는 먼저, 도 11a에 도시한 바와 같이 상형(11)과 하형(12) 사이에 예비 성형품(301)을 배치한다. 이때, 하형(12)의 볼록부(12a)와 변형 강판(301)이 접하지 않는 상태로 배치하는 것이 중요하다.

다음으로, 도 11b에 도시한 바와 같이 플레이트(13)를 하강시켜, 상형(11)과 하형(12)(볼록부(12a))에 의하여, 천장판부로 되는 부분을 프레스하여 구속한다. 이와 같이 하여 공정 (a)가 완료된다.

다음으로, 신축 기구(14)를 수축시키면서 플레이트(13)를 더 하강시킨다. 이것에 의하여, 도 11c에 도시한 바와 같이 캠형(21)을 볼록부(12a) 측으로 슬라이드시킨다. 예비 성형품(301)은 돌출부 상당부를 갖기 때문에, 그 돌출부 상당부가 상방으로 튀어나온다.

다음으로, 도 11d에 도시한 바와 같이 플레이트(13)를 하사점까지 하강시켜, 캠형(21)과 하형(12)(볼록부(12a))에 의하여 종벽부로 되는 부분을 프레스하여 구속한다. 이때, 돌출부 상당부는 상형(11)과 캠형(21) 사이에서 절첩되어 돌출부(115)로 된다. 이와 같이 하여 공정 (b)가 완료된다. 이상과 같이 하여 프레스 성형이 완료되어 본 실시 형태의 프레스 성형품(100)이 얻어진다.

제2 공정의 제3 예로서 상술한 바와 같이, 제2 공정에 있어서 공정 (a) 및 공정 (b)를 동시에 완료시켜도 된다. 금형의 형상 및 배치를 조정함으로써 공정 (a) 및 공정 (b)를 동시에 완료시킬 수 있다.

핫 스탬핑에 의하여 제2 공정을 행하는 경우, 제2 공정에 있어서 적정한 ?칭을 행하기 위하여, 금형(프레스형(10) 및 캠형(21))의 이동이 완료된 시점에서 이들 금형과 프레스 성형품(100)이 밀착되어 있는 것이 바람직하다. 제2 공정에서 얻어진 프레스 성형품(100)은 필요에 따라 후처리가 이루어진다. 얻어진 성형품은 필요에 따라 다른 부품과 조합되어 사용된다.

제2 공정은, 프레스형의 상형 및 하형 중 적어도 한쪽으로부터 돌출하는 핀을 포함하는 프레스형을 사용하여 행해도 된다(다른 실시 형태에 있어서도 마찬가지임). 그와 같은 제2 공정의 일례를 도 12에 모식적으로 도시한다.

도 12의 프레스형은 하형(12)의 볼록부(12a)로부터 돌출하는 핀(16)을 포함한다. 상형(11)에는, 상형(11)이 하강한 때 핀(16)이 삽입되는 구멍(11h)이 형성되어 있다. 핀(16)은 예비 성형품(301)에 형성된 관통 구멍에 삽입된다. 그 상태에서 제2 공정의 프레스 성형을 행함으로써 돌출부를 고정밀도로 형성할 수 있다. 또한 프레스형은, 핀(16)이 상방으로부터 압박된 때 핀(16)의 적어도 일부가 하형(12) 내에 수납되는 기구를 가져도 된다.

상술한 제조 방법에 의하여 프레스 성형품(100)을 실제로 제조하였다. 구체적으로는, 도 12에 도시한, 핀(16)을 포함하는 장치를 사용하여 프레스 성형품(100)을 제조하였다. 제조 시의 사진을 도 13a 내지 도 13c에 도시한다. 도 13a 및 도 13b는 각각, 도 10b 및 도 10c에 나타낸 공정에 상당하는 공정의 사진이다.

도 13c는 제조된 프레스 성형품의 사진이다. 도 13c에 도시하는 프레스 성형품은 1500㎫급의 소재 강판(두께 1.4㎜)을 사용하여 제조하였다. 제2 공정은 핫 스탬핑에 의하여 행하였다.

또한 590㎫급의 소재 강판(두께 1.4㎜)으로부터 핫 스탬핑을 이용하지 않고 프레스 성형품을 제조한 바, 도 13c의 프레스 성형품과 마찬가지의 형상의 성형품을 제조할 수 있었다. 이는 소재 강판(블랭크)의 연성이 높기 때문이다.

590㎫급의 소재 강판을 핫 스탬핑을 이용하지 않고 성형하고자 하면, 연성이 높은 강판의 경우에는 가공할 수 있지만 강판의 연성이 낮은 경우에는 균열이 발생하여 가공할 수 없다. 소재 강판의 연성은, 게이지 길이 50㎜의 인장 시험에 있어서 35% 이상인 것이 바람직하다. 소재 강판의 연성이 이 범위이면, 원하는 형상의 돌출부를 성형하기 위한 밀착 굽힘이 가능해진다.

프레스 성형품의 돌출부의 각도 X가 90°보다 크고 135° 이하인 경우, 프레스 성형품의 돌출부 냉각 속도를 높여 목표한 강도를 얻기 위해서는, 상형(11)으로 천장판부를 성형한 후에 캠형(21)으로 종벽부를 성형하는 것이 바람직하다.

[1공정에 의한 제조 방법]

상술한 제1 공정 및 제2 공정을 포함하는 제조 방법의 그 외의 일례에 대하여 이하에 설명한다. 이 일례의 제조 방법에 의하면, 하나의 장치에 의하여 제1 공정 및 제2 공정을 실시하는 것이 가능하다.

이 제조 방법에서는, 제1 공정 및 제2 공정은, 상형, 하형, 그리고 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능한 2개의 이동형을 포함하는 프레스 장치를 사용하여 행해진다. 당해 하형은, 펀치형과, 펀치형을 사이에 놓도록 배치되고 또한 적어도 연직 방향으로 이동 가능한 2개의 가동 플레이트를 포함한다. 그리고 제1 공정은 이하의 공정 (Ⅰa) 및 공정 (Ⅰb)를 이 순서대로 포함하고, 제2 공정은 이하의 공정 (Ⅱa) 및 공정 (Ⅱb)를 이 순서대로 포함한다.

여기서, 이동형이 이동 가능한 방향으로서 연직 방향 및 수평 방향이란, 단순한 연직 방향의 일 방향 및 단순한 수평 방향의 일 방향뿐 아니라, 연직 방향 및 수평 방향의 양 방향이 중첩된 경사 방향을 포함해도 된다.

또한 제1 공정 전에 상기 소재 강판을 가열하는 공정을 포함한다.

공정 (Ⅰa)는, 상형 및 2개의 이동형과 하형 사이에, 펀치형과 소재 강판이 접하지 않는 상태로 소재 강판을 배치하는 공정이다.

공정 (Ⅰb)는, 2개의 이동형을 2개의 가동 플레이트와 함께 하강시키고, 또한 상기 2개의 이동형을 펀치형을 향하여 이동시킴으로써, 2개의 이동형과 가동 플레이트 사이에 2개의 플랜지부 상당부를 끼워넣은 상태에서 변형 강판을 얻는 공정, 또는 2개의 이동형을 2개의 가동 플레이트와 함께 하강시키고, 또한 2개의 이동형을 펀치형을 향하여 이동시킴으로써, 소재 강판의 단부를 펀치형에 접근시켜 변형 강판을 얻는 공정이다.

공정 (Ⅱa)는, 2개의 이동형을 펀치형을 향하여 더 이동시킴으로써, 펀치형의 상면부와 변형 강판이 접하지 않는 상태를 유지한 채로 2개의 종벽부 상당부를 2개의 이동형과 펀치형의 측면부에 의하여 구속하는 공정이다.

공정 (Ⅱb)는, 상형을 하강시킴으로써 천장판부 상당부를 상형과 펀치형에 의하여 프레스함과 함께, 상형과 이동형 사이에서 돌출부 상당부의 적어도 일부를 중첩시키고, 이것에 의하여 프레스 성형품(P)을 형성하는 공정이다.

이하의 실시 형태의 제조 방법에서는 천장판부 상당부에 관통 구멍이 형성되어 있어도 된다. 그리고 제2 공정에 있어서, 프레스형으로부터 돌출하는 핀을 당해 관통 구멍에 통과시킴으로써 천장판부 상당부의 이동을 억제해도 된다. 핀은 통상, 프레스형의 상형 및 하형 중 어느 한쪽으로부터 돌출한다.

프레스형의 다른 쪽에는, 핀이 통과하는 관통 구멍이 형성된다. 관통 구멍은 일반적으로 블랭크의 단계에서 형성되지만, 제2 공정 전의 다른 단계에서 형성되어도 된다. 또한 제1 공정에 있어서도, 핀을 관통 구멍에 통과시킴으로써 블랭크의 이동을 억제해도 된다.

이하에서는 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 이하에서 설명하는 실시 형태는 예시이며, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되지 않고 상술한 다양한 베리에이션을 적용할 수 있다. 이하의 설명에서는 마찬가지의 부분에 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다.

또한 이하의 도면에서는 이해를 용이하게 하기 위하여 중첩부에서 중첩되어 있는 강판 사이에 간극을 도시하는 경우가 있지만, 중첩부에서 중첩되어 있는 강판끼리는 밀착되어 있는 것이 바람직하다.

(제5 실시 형태)

제5 실시 형태에서는, 프레스 성형품(P)을 제조하기 위한 일 공정에 의한 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다. 이 제조 방법은 상술한 공정 (Ⅰa), (Ⅰb), (Ⅱa) 및 (Ⅱb)를 포함한다. 이 제조 방법으로 제조되는 프레스 성형품(P)은 2개의 플랜지부를 포함한다. 그 때문에 변형 강판은, 2개의 플랜지부로 되는 2개의 플랜지부 상당부를 포함한다.

이 제조 방법에서는 제1 공정 및 제2 공정이 하나의 프레스 장치에서 실시된다. 그 때문에, 핫 스탬핑에 의하여 프레스 성형을 행하는 경우에는 제1 공정 전에 소재 강판(블랭크)을 가열하여 둘 필요가 있다.

이 제조 방법에서 사용되는 프레스 장치의 일례를 도 23a에 도시한다. 도 23a의 프레스 장치(40c)는 상형(50), 하형(60), 2개의 이동형(51) 및 플레이트(63)를 포함한다. 2개의 이동형(51)은 각각 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능하다. 하형(60)은, 펀치형(61)과, 펀치형(61)을 사이에 놓도록 배치되고 또한 연직 방향으로 이동 가능한 2개의 가동 플레이트(64)를 포함한다. 또한 도 23a에는, 가동 플레이트(64)가 신축 기구(64a)를 통해 플레이트(63)에 접속되어 있는 일례에 대하여 도시한다. 신축 기구(64a)로는, 신축 기구(61b)에 대하여 예시한 기구를 사용할 수 있다. 또한 가동 플레이트(64)에 직접 설치한 구동 장치에 의하여 가동 플레이트(64)를 이동형(51)과 독립적으로 이동시켜도 된다.

프레스 장치(40c)를 사용하여 프레스 성형품(P)을 제조하는 제조 공정의 일례에 대하여 이하에 설명한다. 먼저, 도 23a에 도시한 바와 같이, 상형(50) 및 이동형(51)과 하형(60) 사이에 소재 강판 B1을 배치한다(공정 (Ⅰa)). 소재 강판 B1은 중앙에 천장판부 상당부를 가지며, 그 양측에 순서대로 돌출부 상당부, 종벽부 상당부 및 플랜지부 상당부를 포함한다. 공정 (Ⅰa)에서는, 도 23a에 도시한 바와 같이, 상형(50) 및 2개의 이동형(51)과 하형(60) 사이에, 펀치형(61)과 소재 강판 B1이 접하지 않는 상태로 소재 강판 B1을 배치하는 것이 중요하다.

다음으로, 도 23b에 도시한 바와 같이, 2개의 이동형(51)을 하강시켜 2개의 이동형(51)과 가동 플레이트(64) 사이에 2개의 플랜지부 상당부를 끼워넣고, 또한 2개의 이동형(51)을 2개의 가동 플레이트(64)과 함께 하강시키고, 또한 2개의 이동형(51)을 펀치형(61)을 향하여 이동시킴으로써, 변형 강판(310)을 얻는다(공정 (Ⅰb)). 이때, 2개의 이동형(51)과 가동 플레이트(64) 사이에 2개의 플랜지부 상당부를 끼워넣은 상태이다.

또한 펀치형(61)의 상면부와 변형 강판(310)이 접하지 않는 상태를 유지하고 있는 것이 바람직하다.

다음의 제2 공정에서는, 상형(50)을 하강시킴으로써 천장판부 상당부를 상형(50)과 펀치형(61)에 의하여 프레스함과 함께 상형(50)과 이동형(51) 사이에서 돌출부 상당부의 적어도 일부를 중첩시켜 돌출부(115)를 형성한다. 제2 공정의 일례를 이하에 설명한다.

먼저, 도 23c에 도시한 바와 같이, 2개의 이동형(51)을 펀치형(61)을 향하여 더 이동시킴으로써 2개의 종벽부 상당부를 2개의 이동형(51)과 펀치형(61)의 측면부에 의하여 구속한다(공정 (Ⅱa)). 이 공정에 의하여 종벽부 상당부가 소정의 위치에 구속된다. 이때, 이동형(51)의 이동에 수반하여 2개의 플랜지부 상당부(플랜지부)는 가동 플레이트(64) 상으로부터 펀치형(61) 상으로 이동한다. 이때, 펀치형(61)의 상면부와 변형 강판(310)이 접하지 않는 상태를 유지하고 있는 것이 바람직하다.

도 23c에 도시한 바와 같이, 펀치형(61)은, 플랜지부에 대응하는 형상을 갖는 부분(단차부)을 포함한다. 공정 (Ⅱa) 시에는 당해 부분과 가동 플레이트(64)를 거의 같은 평면 상에 있게 한다. 공정 (Ⅱa)에 있어서, 플랜지부 상당부는, 이동형(51)과 가동 플레이트(64) 사이에 배치된 상태로부터 이동형(51)과 펀치형(61) 사이에 배치된 상태로 이행한다. 플랜지부 상당부를 사이에 놓는 양자 사이의 간격은, 플랜지부 상당부의 판 두께에 0.1 내지 0.3㎜ 정도 플러스한 길이인 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면 수평 방향에의 원활한 이동이 가능해진다.

다음으로, 도 23d에 도시한 바와 같이, 상형(50)을 하강시킴으로써 천장판부 상당부를 상형(50)과 펀치형(61)에 의하여 프레스함과 함께, 상형(50)과 이동형(51) 사이에서 돌출부 상당부의 적어도 일부를 중첩시키고, 이것에 의하여 프레스 성형품(100)을 형성한다(공정 (Ⅱb)).

또한 상기 공정 (Ⅱa)에서는, 2개의 이동형(51)을 하강시켜 2개의 이동형(51)과 가동 플레이트(64) 사이에 2개의 플랜지부 상당부를 끼워넣고, 또한 2개의 이동형(51)을 하사점까지 하강시킨다. 그 후에 2개의 이동형(51)을 수평 방향으로 이동시킴으로써 2개의 종벽부 상당부를 2개의 이동형(51)과 펀치형(61)에 의하여 구속한다(도 23c 참조).

이에 대하여, 2개의 이동형(51)을 하강시켜 2개의 이동형(51)과 가동 플레이트(64) 사이에 2개의 플랜지부 상당부를 끼워넣고, 그 후에 2개의 이동형(51)을 경사 방향으로 이동시킴으로써 2개의 종벽부 상당부를 2개의 이동형(51)과 펀치형(61)에 의하여 구속해도 된다(도 23c 참조).

다음으로, 도 23e에 도시한 바와 같이, 돌출부로부터 떨어질 때까지 이동형(51)을 수평 방향으로 이동시킨 후에 이동형(51), 가동 플레이트(64) 및 상형(50)을 상승시킨다. 그리고 프레스 성형품(100)을 프레스 장치(40c)로부터 반출한다. 프레스 장치(40c)를 사용하는 이 제조 방법에서는 이동형(51)과 가동 플레이트(64)를 동시에 상승시킬 수 있다. 그 때문에, 제조에 요하는 시간을 단축하는 것이 가능하다.

도 23a 내지 도 23e에서 설명한 일례에서는, 플랜지부 상당부(또는 플랜지부)의 전체가 공정 (Ⅱa) 및 공정 (Ⅱb)에 있어서 펀치형(61) 상에 배치되어 있다. 이하에서는, 플랜지부 상당부(또는 플랜지부)의 적어도 일부가 공정 (Ⅱa) 및 공정 (Ⅱb)에 있어서 가동 플레이트(64) 상에 배치되는 일례에 대하여 설명한다.

이 일례의 제조 공정을 도 24a 내지 도 24e에 도시한다. 도 23a 내지 도 23e에서 설명한 일례와 마찬가지의 부분에 대해서는, 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다.

이 제조 방법에서 사용되는 프레스 장치의 일례를 도 24a에 도시한다. 도 24a의 프레스 장치(40d)는, 도 23a에 도시한 프레스 장치(40c)와 비교하여 펀치형(61)의 형상 및 가동 플레이트(64)의 길이가 상이하다. 프레스 장치(40d)의 펀치형(61)은 플랜지부 상당부(또는 플랜지부)의 전체를 적재하는 형상으로 되어 있지는 않으며, 그만큼 가동 플레이트(64)가 길게 되어 있다.

프레스 장치(40d)를 사용하여 프레스 성형품(P)을 제조하는 제조 공정의 일례에 대하여 이하에 설명한다. 먼저, 도 24a에 도시한 바와 같이, 상형(50) 및 이동형(51)과 하형(60) 사이에 소재 강판 B1을 배치한다(공정 (Ⅰa)).

다음으로, 도 24b에 도시한 바와 같이, 2개의 이동형(51)을 하강시켜 2개의 이동형(51)과 가동 플레이트(64) 사이에 2개의 플랜지부 상당부를 끼워넣은 상태에서 변형 강판(310)을 얻는다(공정 (Ⅰb)).

다음의 제2 공정에서는, 상형(50)을 하강시킴으로써 천장판부 상당부를 상형(50)과 펀치형(61)에 의하여 프레스함과 함께 상형(50)과 이동형(51) 사이에서 돌출부 상당부의 적어도 일부를 중첩시켜 돌출부(115)를 형성한다. 제2 공정의 일례를 이하에 설명한다.

먼저, 도 24c에 도시한 바와 같이, 2개의 이동형(51)을 펀치형(61)을 향하여 이동시킴으로써 2개의 종벽부 상당부를 2개의 이동형(51)과 펀치형(61)의 측면부에 의하여 구속한다(공정 (Ⅱa)). 이 공정에 의하여 종벽부 상당부가 소정의 위치에 구속된다. 이 제조 방법에서는, 도 23c에 도시한 제조 방법과는 달리 2개의 플랜지부 상당부(플랜지부)는 여전히 가동 플레이트(64) 상에 존재한다.

다음으로, 도 24d에 도시한 바와 같이, 상형(50)을 하강시킴으로써 천장판부 상당부를 상형(50)과 펀치형(61)에 의하여 프레스함과 함께 상형(50)과 이동형(51) 사이에서 돌출부 상당부의 적어도 일부를 중첩시키고, 이것에 의하여 프레스 성형품(100)을 형성한다(공정 (Ⅱb)).

다음으로, 도 24e에 도시한 바와 같이 상형(50), 이동형(51) 및 가동 플레이트(64)를 상승시킨다. 또한 이동형(51)을 수평 방향으로 이동시킨다. 이 제조 방법에서는 가동 플레이트(64)의 상승에 수반하여 프레스 성형품(100)이 상승하기 때문에 상형(50), 이동형(51) 및 가동 플레이트(64)를 동시에 상승시킬 수 있다. 프레스 장치(40d)를 사용하는 이 제조 방법에서는, 제조에 요하는 시간을 더 단축하는 것이 가능하다.

또한 상기 공정 (Ⅱa)에서는, 2개의 이동형(51)을 하강시켜 2개의 이동형(51)과 가동 플레이트(64) 사이에 2개의 플랜지부 상당부를 끼워넣고, 또한 2개의 이동형(51)을 하사점까지 하강시킨다. 그 후에 2개의 이동형(51)을 수평 방향으로 이동시킴으로써 2개의 종벽부 상당부를 2개의 이동형(51)과 펀치형(61)에 의하여 구속한다(도 24c 참조).

이에 대하여, 2개의 이동형(51)을 하강시켜 2개의 이동형(51)과 가동 플레이트(64) 사이에 2개의 플랜지부 상당부를 끼워넣고, 그 후에 2개의 이동형(51)을 경사 방향으로 이동시킴으로써 2개의 종벽부 상당부를 2개의 이동형(51)과 펀치형(61)에 의하여 구속해도 된다(도 24c 참조).

(제6 실시 형태)

제6 실시 형태에서는, 프레스 성형품(P)을 제조하기 위한 일 공정에 의한 제조 방법의 다른 일례에 대하여 설명한다. 이 제조 방법은, 기본적인 수순 등은 제5 실시 형태와 마찬가지이지만, 이 제조 방법으로 제조되는 프레스 성형품(P)은 2개의 플랜지부를 포함하지 않는다.

제6 실시 형태에서는, 공정 (Ⅰb)에 있어서, 2개의 이동형을 2개의 가동 플레이트와 함께 하강시키고, 또한 2개의 이동형을 펀치형을 향하여 이동시킴으로써, 소재 강판의 단부를 펀치형에 접근시켜 변형 강판을 얻는다. 이때, 펀치형의 상면부와 변형 강판이 접하지 않는 상태를 유지하고 있는 것이 바람직하다.

그리고 2개의 종벽부 상당부를 2개의 이동형과 펀치형의 측면부에 의하여 구속하는 공정 (Ⅱa)에 있어서는, 변형 강판의 단부가 펀치형의 단차부(도 23a 등의 펀치형(61)의 하방에 위치하는 단차부) 상에 위치해도 되고 가동 플레이트 상에 위치해도 된다.

변형 강판의 단부가 펀치형의 단차부 상에 위치하는 구성으로 한 경우, 프레스 성형 후에 이동형과 가동 플레이트를 동시에 상승시킬 수 있기 때문에, 제조에 요하는 시간을 단축하는 것이 가능하다. 변형 강판의 단부가 가동 플레이트 상에 위치하는 구성으로 한 경우, 가동 플레이트의 상승에 수반하여 프레스 성형품이 상승하기 때문에 상형, 이동형 및 가동 플레이트를 동시에 상승시킬 수 있어, 제조에 요하는 시간을 더 단축하는 것이 가능하다.

[실시예]

본 발명에 대하여 다음의 실시예에 의하여 더 상세히 설명한다.

(실시예 1)

실시예 1에서는, 상기 실시 형태의 프레스 성형품(핫 스탬프 성형품)과 종래품을 사용한 구조 부재에 대하여 3점 굽힘 시험의 시뮬레이션을 행하였다. 시뮬레이션에는 범용의 FEM(유한 요소법) 소프트웨어(LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY사 제조, 상품명 LS-DYNA)를 사용하였다.

상기 실시 형태에 관한 구조 부재로서 시뮬레이션에 사용한 샘플 1의 단면도를 도 14a에 모식적으로 도시한다. 도 14a의 구조 부재는, 상기 실시 형태의 프레스 성형품(100)과, 그 플랜지부(113)에 용접된 뒤판(201)으로 이루어진다. 도 14a에 도시한 샘플 1의 사이즈는 이하와 같다. 단, 이하의 사이즈에 있어서는 강판의 두께는 고려하고 있지 않다.

·각도 X: 180°

·각도 Y: 90°

·돌출부의 길이 D: 15㎜

·종벽부의 높이 Hb1: 60㎜

·2개의 돌출부의 선단부 사이의 폭 Wt1: 80㎜

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

·뒤판의 폭 Wp1: 90㎜(120-2D)

·코너부 Ra 및 Rb에 있어서의 곡률 반경: 5㎜

·긴 쪽 방향의 길이: 1000㎜

또한 종래예의 구조 부재로서 시뮬레이션에 사용한 샘플 2 및 샘플 3의 단면도를 도 14b 및 도 14c에 모식적으로 도시한다. 도 14b에 도시하는 샘플 2는, 단면이 해트형인 프레스 성형품(1)과, 그 플랜지부(1c)에 용접된 뒤판(2)으로 이루어진다. 프레스 성형품(1)은 천장판부(1a), 종벽부(1b) 및 플랜지부(1c)로 이루어진다. 도 14b에 도시한 샘플 2의 사이즈는 이하와 같다.

·천장판부(1a)의 폭: 80㎜

·종벽부(1b)의 높이: 60㎜

·뒤판(2)의 폭: 120㎜

·코너부에 있어서의 곡률 반경: 5㎜

·긴 쪽 방향의 길이: 1000㎜

샘플 2과 샘플 3는 완전히 동일한 구조를 가지며 배치만이 상이하다. 구체적으로는, 샘플 2는 뒤판(2)측이 상방(임팩터측)에 배치되어 있고, 샘플 3은 천장판부(1a)측이 상방(임팩터측)에 배치되어 있다. 이하에서는, 뒤판측이 상방에 있는 배치(샘플 2의 배치)를 역 해트의 배치라 칭한다. 또한 천장판부측이 상방에 있는 배치(샘플 3의 배치)를 정 해트의 배치라 칭한다.

또한 후술하는 바와 같이, 실제의 구조 부재에서 일어나는 충돌은 주로 정 해트의 배치에서 일어난다. 그 때문에, 상기 실시 형태의 샘플 1(본 발명예)의 비교예로 되는 것은 정 해트 배치의 샘플 3이며, 역 해트 배치의 샘플 2는 참고예로서 기재하고 있다.

샘플 1 내지 3은, 두께가 1.4㎜이고 인장 강도가 1500㎫인 강판으로 이루어지는 것이라고 가정하였다. 프레스 성형품의 플랜지부와 뒤판은 40㎜의 피치로 스폿 용접하여 고정하였다고 가정하였다. 샘플 1 내지 3은, 긴 쪽 방향에 있어서의 단위 길이당 질량이 동일해지도록 설계하였다.

시뮬레이션에서 이용한 3점 굽힘 시험의 방법을 도 15에 모식적으로 도시한다. 3점 굽힘 시험은, 2개의 지지점(5)에 샘플을 올리고 임팩터(6)에 의하여 상방으로부터 샘플을 누름으로써 행하였다. 실시예 1의 시험에 있어서, 2개의 지지점(5) 간 거리 S는 400㎜ 또는 700㎜로 하였다. 지지점(5)의 곡률 반경은 30㎜로 하였다. 임팩터(6)의 곡률 반경은 150㎜로 하였다. 임팩터(6)의 충돌 속도는 7.5㎞/h로 하였다.

3점 굽힘 시험에서는 각 샘플의 상방으로부터 임팩터(6)를 충돌시켰다. 구체적으로는 이하의 표 1에 나타내는 6종류의 시험을 행하였다. 임팩터(6)의 충돌 방향을 도 14a 내지 도 14c 중의 화살표로 나타낸다.

3점 굽힘 시험을 시뮬레이션한 결과를 도 16에 나타낸다. 또한 도 16의 시뮬레이션 결과는, 강판의 균열 및 스폿 용접의 부분에 있어서의 균열을 고려하고 있지 않다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 지지점 간 거리 S가 400㎜인 경우, 샘플 1(본 발명)은 역 해트 배치의 샘플 2과 동등하거나 그 이상의 특성을 나타내었다.

시험 1-3(S=400㎜)의 결과는, 변위량이 50㎜ 근방에서 정 해트 배치의 샘플 3에 국소 좌굴이 발생한 것을 나타내고 있다. 지지점 간 거리 S가 400㎜인 경우, 샘플 1은 정 해트 배치의 샘플 3에 대하여 양호한 특성을 나타내었다. 마찬가지로 지지점 간 거리 S가 700㎜인 경우에도 샘플 1은 샘플 3에 대하여 양호한 특성을 나타내었다.

시험 1-1 내지 시험 1-3(거리 S=400㎜)에 있어서, 변위량이 20㎜일 때의 각 샘플의 단면 형상을 도 17a 내지 도 17c에 도시한다. 샘플 1에서는 종벽부가 내측으로 전도되어 있다. 이는 각도 X가 90°보다도 크기 때문이다. 역 해트 배치의 샘플 2도 종벽부가 내측으로 전도되어 있다. 한편, 정 해트 배치의 샘플 3은 종벽부가 외측으로 전도되어 있다. 이 변형은 단면 2차 모멘트가 감소하는 변형이며, 단면이 붕괴되어 국소 좌굴이 발생하기 쉬운 변형이라고 생각된다. 시험 1-3에 있어서, 변위량이 약 50㎜일 때 국소 좌굴이 발생한 것은, 종벽부가 외측으로 전도되었기 때문이라고 생각된다.

시험 1-1 내지 시험 1-3(거리 S=400㎜)에 있어서, 변위량이 70㎜일 때의 각 샘플의 사시도를 도 18a 내지 도 18c에 모식적으로 도시한다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 정 해트 배치의 샘플 1 및 역 해트 배치의 샘플 2에서는 종벽부가 긴 범위에서 구부러져 있다. 그에 대하여, 정 해트 배치의 샘플 3에서는 종벽부의 일부가 국소적으로 좌굴되어 있다.

시험 1-1 내지 시험 1-3 및 시험 2-1로부터 시험 2-3에 있어서, 변위량이 100㎜일 때의 각 샘플의 에너지 흡수량을 구하였다. 그 결과를 도 19a 및 도 19b에 나타낸다. 도 19a는 시험 1-1 내지 시험 1-3(거리 S=400㎜)의 결과를 나타내고, 도 19b는 시험 2-1 내지 2-3(거리 S=700㎜)의 결과를 나타낸다. 에너지 흡수량이 큰 자동차 구조 부품은, 충돌에 대한 탑승인의 안전성이 높은 것을 의미한다.

도 19a 및 도 19b에는, 샘플 1의 돌출부 길이 D를 5㎜, 10㎜, 15㎜ 및 20㎜로 한 경우의 결과에 대해서도 나타낸다. 길이 D가 5㎜인 경우에는 돌출부의 선단부만이 중첩부로 된다. 또한 어느 샘플도 긴 쪽 방향의 단위 길이당 질량은 동일해지도록 설계하였다. 또한 도 19a 및 도 19b에는, 강판의 균열 및 스폿 용접의 부분에 있어서의 균열을 고려하지 않은 시뮬레이션 결과와 그것들을 고려한 시뮬레이션 결과에 대해서도 나타낸다.

도 19a 및 도 19b에 나타낸 바와 같이, 돌출부를 갖는 본 발명의 샘플은 모두 정 해트 배치의 샘플 3(비교예)보다도 에너지 흡수량이 컸다. 또한 본 발명에 의한 샘플 1은, 대부분의 경우에 샘플 2(참고예)보다도 높은 특성을 나타내었다. 도 19a는, 지지점 간 거리 S가 400㎜인 경우에는 돌출부의 길이 D를 10㎜ 이상으로 하는 것이 바람직한 것을 나타내고 있다. 도 19b는, 지지점 간 거리 S가 700㎜인 경우에는 돌출부의 길이 D가 긴 편이 바람직한 것을 나타내고 있다.

돌출부의 길이 D가 10㎜인 본 발명의 샘플은, 역 해트 배치의 샘플 2과 동등 이상의 에너지 흡수 특성을 나타내었다. 또한 돌출부의 길이 D가 15㎜ 이상인 본 발명의 샘플은, 역 해트 배치의 샘플 2보다도 양호한 에너지 흡수 특성을 나타내었다. 도 19a 및 도 19b는, 돌출부의 길이 D를 10㎜ 이상으로 함으로써 역 해트의 샘플 2과 동등 이상의 특성이 얻어지는 것을 나타내고 있다.

도 19a 및 도 19b에 나타난 바와 같이, 샘플 2(역 해트 배치)의 결과에 있어서, 강판 및 스폿 용접의 균열을 고려한 경우의 에너지 흡수량은, 그것들을 고려하지 않은 경우의 에너지 흡수량보다도 크게 저하되었다. 이 결과는, 뒤판측으로부터 임팩터(6)가 충돌한 경우, 균열(예를 들어 스폿 용접 부분에 있어서의 균열)이 생기기 쉬운 것을 시사하고 있다.

단면이 대략 해트형인 프레스 성형품을 자동차 및 그 외의 구조 부재로서 사용하는 경우, 천장판부측이 보디의 외측을 향하여 배치되는 일이 많다. 그 때문에, 사고 시의 충돌은 뒤판측으로부터가 아니라 천장판부측으로부터 생길 것을 상정할 필요가 있다. 그 점에서, 역 해트 배치의 샘플 2의 특성이 양호하였다고 하더라도 실제로 구조 부재로서 적용하는 경우에는 의미가 없는 경우가 많다. 그 때문에 천장판부측으로부터의 충돌에 대한 특성이 중요하다. 천장판부측으로부터의 충돌에서 비교한 경우, 본 발명의 샘플 1은 정 해트 배치의 샘플 3에 대하여 매우 우수한 특성을 나타내었다. 그 때문에 본 발명의 샘플 1은 구조 부재로서 매우 유용하다.

본 발명에 의한 샘플 1에서는, 천장판부측으로부터의 충돌에 대하여, 역 해트 배치의 샘플 2과 마찬가지로 종벽부가 내측으로 전도된다. 그 때문에, 샘플 1은 정 해트 배치의 비교 샘플 3에 비하여 충돌 시의 에너지 흡수량이 크다. 또한 샘플 1에서는, 뒤판과 플랜지부의 용접 부분이, 상정되는 충돌측에 있지 않다. 그 때문에, 샘플 1은 역 해트 배치의 샘플 2에 비하여 용접 부분의 균열에 의한 특성 저하가 작다. 이와 같이 본 발명에 의한 샘플 1은 역 해트 배치의 이점과 정 해트 배치의 이점의 양쪽을 갖는다고 생각된다.

(실시예 2)

실시예 2에서는, 샘플 1의 각도 X만을 변화시킨 샘플에 대하여 실시예 1과 마찬가지로 3점 굽힘 시험의 시뮬레이션을 행하였다. 각도 X는 105°, 120°, 135° 및 180°로 하였다. 변위량이 100㎜일 때의 각 샘플의 에너지 흡수량을 시뮬레이션에 의하여 구하였다.

지지점 간 거리 S가 400㎜인 경우의 결과를 도 20a에 나타낸다. 지지점 간 거리 S가 700㎜인 경우의 결과를 도 20b에 나타낸다. 또한 실시예 2의 시뮬레이션에서는 강판의 균열 및 스폿 용접 부분의 균열을 고려하지 않았다.

각도 X가 105° 및 120°인 각 샘플에 대하여, 지지점 간 거리 S가 400㎜이고 변위량이 10㎜일 때의 단면 형상을 시뮬레이션한 결과를 도 21a 및 도 21b에 도시한다. 또한 각도 X가 105° 및 120°인 각 샘플에 대하여, 지지점 간 거리 S가 700㎜이고 변위량이 10㎜일 때의 단면 형상을 시뮬레이션한 결과를 도 22a 및 도 22b에 도시한다.

도 20a 및 도 20b에 나타난 바와 같이, 각도 X가 변화되더라도 본 발명에 의한 샘플은 정 해트 배치의 샘플 3보다도 양호한 특성을 나타내었다. 도 20a에 나타난 바와 같이, 지지점 간 거리 S가 400㎜인 경우에는 각도 X가 클수록 에너지 흡수량이 컸다. 한편, 도 20b에 나타난 바와 같이, 지지점 간 거리 S가 700㎜인 경우에는 각도 X가 작을수록 에너지 흡수량이 컸다.

(실시예 3)

실시예 3에서는 돌출부의 마르텐사이트 분율과 비커스 경도의 관계성을 조사하였다.

마르텐사이트 분율은, 천장판부로부터 연장되는 강판에 대하여, 긴 쪽 방향에 수직인 단면에 있어서의 돌출부의 중앙의 위치의 근방, 즉, 돌출부의 길이의 절반의 위치의 근방에 있어서 측정하였다. 이 돌출부의 중앙의 위치에 있어서, 핫 스탬프 성형품의 내측에 위치하는 강판의 판면(종벽부로부터 연장되는 강판측에 위치하는 판면)으로부터 강판의 판 두께 방향을 따라 강판의 판 두께 t의 4분의 1의 거리(t/4)의 위치를 측정 위치로 하였다.

또한 이 측정 위치는 어느 정도 범위를 가져도 되고, 이 측정 위치로부터 강판의 판 두께 방향을 따라 핫 스탬프 성형품의 내측의 판면 및 외측의 판면 방향으로 각각 강판의 판 두께 t의 8분의 1의 거리(t/8)까지의 범위를 측정 범위로 해도 된다.

돌출부에 있어서의 비커스 경도(MHv)에 대해서도, 천장판부로부터 연장되는 강판에 대하여, 긴 쪽 방향에 수직인 단면에 있어서의 돌출부의 중앙의 위치의 근방, 즉, 돌출부의 길이의 절반의 위치의 근방에 있어서 측정하였다. 마르텐사이트 분율의 측정과 마찬가지로, 돌출부의 중앙의 위치에 있어서, 핫 스탬프 성형품의 내측에 위치하는 강판의 판면(종벽부로부터 연장되는 강판측에 위치하는 판면)으로부터 강판의 판 두께 방향을 따라 강판의 판 두께 t의 4분의 1의 거리(t/4)의 위치를 측정 위치로 하였다.

비커스 경도(MHv)에 대해서도, 강판의 판 두께 방향을 따라 핫 스탬프 성형품의 내측의 판면 및 외측의 판면 방향으로 각각 강판의 판 두께 t의 8분의 1의 거리(t/8)까지의 범위를 측정 범위로 해도 된다.

상기 측정 위치에 있어서, 돌출부의 마르텐사이트 분율 및 비커스 경도(MHv)를 측정하였다. 시험 대상으로 한 강판은 1500㎫급의 핫 스탬프 성형품이다. 측정 대상으로 한 단면은, 핫 스탬프 성형품의 긴 쪽 방향에 있어서의 중심을 통과하는 단면으로 하였다.

마르텐사이트 분율은 상기 단면에 있어서의 금속 조직의 사진으로부터 판독하였다.

비커스 경도(MHv)는, 긴 쪽 방향에 수직인 단면에 대하여, JIS Z 2244에 규정되는 비커스 시험을 행하였다. 비커스 시험의 하중은 1㎏f로 하였다. 상기 측정 위치에 있어서, 상이한 5점의 비커스 경도를 측정하였다.

돌출부의 마르텐사이트 분율과 비커스 경도(MHv)의 측정 결과를 표 2에 나타낸다.

번호 1은, 강판의 천장판부 상당부가 금형에 접촉한 실험예이다. 번호 2는, 강판의 천장판부 상당부가 금형에 접촉하지 않는 상태를 유지하고 핫 스탬프를 행한 실험예이다. 번호 3은, 강판의 천장판부 상당부가 금형에 접촉하지 않으며 각도 X에 따라 성형의 수순을 변화시킨 실험예이다. 번호 3은, 돌출부와 천장판부 사이의 각도 X가 135° 이상 180° 이하인 경우에는 먼저 캠형으로 종벽부를 성형한 후, 프레스형으로 천장판부를 성형하고, 돌출부와 천장판부 사이의 각도 X가 95°보다 크고 135° 이하인 경우에는 먼저 프레스형으로 천장판부를 성형한 후, 캠형으로 종벽부를 성형한다.

또한 표 2에, 종벽부에 있어서의 비커스 경도(WHv)에 대한, 돌출부에 있어서의 비커스 경도(MHv)의 비(MHv/WHv)를 나타낸다. 종벽부에 있어서의 비커스 경도(WHv)도, 돌출부에 있어서의 비커스 경도(MHv)와 동일한 단면에 있어서 마찬가지로 측정을 행하였다. 또한 종벽부의 중앙의 위치의 근방, 즉, 종벽부의 높이의 절반의 위치의 근방에 있어서 측정하였다.

표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 관한 핫 스탬프 성형품(번호 2 및 3의 실험예)에서는 마르텐사이트 분율이 90% 이상으로 되고, 돌출부에 있어서의 비커스 경도(MHv)가 460 이상으로 된다. 또한 종벽부에 있어서의 비커스 경도(WHv)에 대한, 돌출부에 있어서의 비커스 경도(MHv)의 비(MHv/WHv)가 1.01 이상으로 된다.

본 발명에 관한 핫 스탬프 성형품에서는, 돌출부의 마르텐사이트 분율이 90% 이상으로 됨으로써 돌출부에 대하여 소정의 경도가 얻어진다. 돌출부의 경도는, 핫 스탬프 성형품의 동일한 단면에 있어서의 종벽부의 경도와 같은 정도 이상의 경도로 되는 것을 알 수 있다.

본 발명은 핫 스탬프 성형품, 및 그것을 사용한 구조 부재, 그리고 핫 스탬프 성형품의 제조 방법에 이용할 수 있다.

10: 프레스형
11: 상형(프레스형)
12: 하형(프레스형)
40c, 40d: 프레스 장치
100: 프레스 성형품
101, 101a, 101b: 강판
111: 종벽부
112: 천장판부
113: 플랜지부
114: 경계부
114p: 경계점
115: 돌출부
115d: 중첩부
200a, 200b, 200c: 구조 부재(자동차 부품)
201: 뒤판(강판 부재)
301: 예비 성형품(변형 강판)
301at: 천장판부 상당부
301aw: 종벽부 상당부
301ae: 돌출부 상당부
310: 변형 강판
D: 돌출부의 길이이며 경계부로부터 돌출하는 길이
X: 천장판부와 중첩부가 이루는 각도

Claims (16)

1. 2개의 종벽부와,
   상기 2개의 종벽부에 인접하는 천장판부를
   포함하는, 1매의 강판으로 형성된 긴 형상의 핫 스탬프 성형품이며,
   상기 2개의 종벽부 중 적어도 한쪽의 종벽부로부터 연장되는 상기 강판의 일부와 상기 천장판부로부터 연장되는 상기 강판의 일부가 중첩되는 중첩부를 포함하는 돌출부를 갖고,
   상기 핫 스탬프 성형품의 긴 쪽 방향에 수직인 면을 단면에서 본 경우, 상기 천장판부와 상기 돌출부 사이의 각도가 90°보다 큰
   것을 특징으로 하는, 핫 스탬프 성형품.
2. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부에 있어서, 상기 종벽부로부터 연장되는 상기 강판의 일부와 상기 천장판부로부터 연장되는 상기 강판의 일부가 밀착되는
   것을 특징으로 하는, 핫 스탬프 성형품.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 단면에서 보아, 상기 천장판부와 상기 중첩부가 이루는 각도가 90°보다 크고 180° 이하인
   것을 특징으로 하는, 핫 스탬프 성형품.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 단면에서 보아, 상기 종벽부와 상기 천장판부의 각각의 연장선이 교차하는 경계점으로부터 상기 돌출부의 선단부까지의 길이가 3㎜ 이상인
   것을 특징으로 하는, 핫 스탬프 성형품.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 돌출부에 있어서, 상기 종벽부로부터 연장되는 상기 강판과 상기 천장판부로부터 연장되는 상기 강판이 접합되어 있는
   것을 특징으로 하는, 핫 스탬프 성형품.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 2개의 종벽부의 단부로부터 연장되는 2개의 플랜지부를 포함하는, 핫 스탬프 성형품.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬프 성형품과,
   상기 핫 스탬프 성형품에 고정된 강판 부재를 포함하고,
   상기 단면에서 보아, 상기 핫 스탬프 성형품과 상기 강판 부재가 폐단면을 구성하는
   것을 특징으로 하는, 구조 부재.
8. 제7항에 있어서,
   상기 2개의 종벽부와 상기 천장판부 중 적어도 한쪽, 또는 상기 2개의 종벽부 중 적어도 한쪽의 종벽부와 상기 천장판부의 각각에 접합된 보조 부재를 더 포함하는
   것을 특징으로 하는, 구조 부재.
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬프 성형품의 제조 방법이며,
   상기 2개의 종벽부로 되는 2개의 종벽부 상당부,
   상기 천장판부로 되는 천장판부 상당부, 및
   상기 돌출부로 되는 돌출부 상당부를
   포함하는 소재 강판을 변형시킴으로써, 상기 천장판부 상당부에 대하여 상기 2개의 종벽부 상당부가 동일한 방향으로 구부러져 있는 상태에 있는 변형 강판을 얻는 제1 공정과,
   상기 변형 강판을 핫 프레스 성형함으로써 상기 핫 스탬프 성형품을 형성하는 제2 공정을 포함하고,
   상기 제2 공정에 있어서, 상기 돌출부 상당부의 적어도 일부를 중첩시킴으로써 상기 돌출부를 형성하는
   것을 특징으로 하는, 핫 스탬프 성형품의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 공정 후 또한 상기 제2 공정 전에 상기 변형 강판을 가열하는 가열 공정을 포함하고,
    상기 제2 공정에 있어서는, 상형과 하형을 포함하는 프레스형과 2개의 캠형에 의하여 핫 프레스 성형이 행해지고,
    상기 하형은 볼록부를 갖고,
    상기 하형의 상기 볼록부와 상기 변형 강판이 접하지 않는 상태로 배치하는 공정과,
    (a) 상기 천장판부 상당부를 상기 상형과 상기 하형에 의하여 프레스하는 공정과,
    (b) 상기 2개의 종벽부 상당부를 상기 하형과 상기 2개의 캠형에 의하여 프레스하는 공정을 포함하는
    것을 특징으로 하는, 제조 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 천장판부와 상기 중첩부가 이루는 각도가 90°보다 크고 135° 이하이고,
    상기 제2 공정에 있어서, 상기 (a)의 공정이 완료된 후에 상기 (b)의 공정을 완료시키는
    것을 특징으로 하는, 제조 방법.
12. 제10항에 있어서,
    상기 천장판부와 상기 중첩부가 이루는 각도가 135° 이상이고,
    상기 제2 공정에 있어서, 상기 (b)의 공정이 완료된 후에 상기 (a)의 공정을 완료시키는
    것을 특징으로 하는, 제조 방법.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핫 스탬프 성형품이, 상기 2개의 종벽부의 단부로부터 연장되는 2개의 플랜지부를 포함하는
    것을 특징으로 하는, 제조 방법.
14. 제9항에 있어서,
    상기 핫 스탬프 성형품은, 상기 2개의 종벽부의 단부로부터 연장되는 2개의 플랜지부를 포함하고,
    상기 변형 강판은, 상기 2개의 종벽부 상당부로부터 돌출해 있고 또한 상기 2개의 플랜지부로 되는 2개의 플랜지부 상당부를 더 포함하고,
    상기 제1 공정 및 상기 제2 공정이, 상형, 하형, 그리고 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능한 2개의 이동형을 포함하는 프레스 장치를 사용하여 행해지고,
    상기 하형은, 펀치형과, 상기 펀치형을 사이에 놓도록 배치되고 또한 적어도 연직 방향으로 이동 가능한 2개의 가동 플레이트를 포함하고,
    상기 제1 공정 전에 상기 소재 강판을 가열하는 공정을 포함하고,
    상기 제1 공정은,
    (Ⅰa) 상기 상형 및 상기 2개의 이동형과 상기 하형 사이에, 상기 펀치형과 상기 소재 강판이 접하지 않는 상태에서 상기 소재 강판을 배치하는 공정과,
    (Ⅰb) 상기 2개의 이동형을 상기 2개의 가동 플레이트와 함께 하강시키고, 또한 상기 2개의 이동형을 상기 펀치형을 향하여 이동시킴으로써, 상기 2개의 이동형과 상기 2개의 가동 플레이트 사이에 상기 2개의 플랜지부 상당부를 끼워넣은 상태에서 상기 변형 강판을 얻는 공정을, 이 순서대로 포함하고,
    상기 제2 공정은,
    (Ⅱa) 상기 2개의 이동형을 상기 펀치형을 향하여 더 이동시킴으로써, 상기 펀치형의 상면부와 상기 변형 강판이 접하지 않는 상태를 유지한 채로 상기 2개의 종벽부 상당부를 상기 2개의 이동형과 상기 펀치형의 측면부에 의하여 구속하는 공정과,
    (Ⅱb) 상기 상형을 하강시킴으로써 상기 천장판부 상당부를 상기 상형과 상기 펀치형에 의하여 프레스함과 함께, 상기 상형과 상기 이동형 사이에서 상기 돌출부 상당부의 적어도 일부를 중첩시키고, 이것에 의하여 상기 핫 스탬프 성형품을 형성하는 공정을, 이 순서대로 포함하는
    것을 특징으로 하는, 제조 방법.
15. 제9항에 있어서,
    상기 제1 공정 및 상기 제2 공정이, 상형, 하형, 그리고 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능한 2개의 이동형을 포함하는 프레스 장치를 사용하여 행해지고,
    상기 하형은, 펀치형과, 상기 펀치형을 사이에 놓도록 배치되고 또한 적어도 연직 방향으로 이동 가능한 2개의 가동 플레이트를 포함하고,
    상기 제1 공정 전에 상기 소재 강판을 가열하는 공정을 포함하고,
    상기 제1 공정은,
    (Ⅰa) 상기 상형 및 상기 2개의 이동형과 상기 하형 사이에, 상기 펀치형과 상기 소재 강판이 접하지 않는 상태에서 상기 소재 강판을 배치하는 공정과,
    (Ⅰb) 상기 2개의 이동형을 상기 2개의 가동 플레이트와 함께 하강시키고, 또한 상기 2개의 이동형을 상기 펀치형을 향하여 이동시킴으로써, 상기 소재 강판의 단부를 상기 펀치형에 접근시켜 상기 변형 강판을 얻는 공정을, 이 순서대로 포함하고,
    상기 제2 공정은,
    (Ⅱa) 상기 2개의 이동형을 상기 펀치형을 향하여 더 이동시킴으로써, 상기 펀치형의 상면부와 상기 변형 강판이 접하지 않는 상태를 유지한 채로 상기 2개의 종벽부 상당부를 상기 2개의 이동형과 상기 펀치형의 측면부에 의하여 구속하는 공정과,
    (Ⅱb) 상기 상형을 하강시킴으로써 상기 천장판부 상당부를 상기 상형과 상기 펀치형에 의하여 프레스함과 함께, 상기 상형과 상기 이동형 사이에서 상기 돌출부 상당부의 적어도 일부를 중첩시키고, 이것에 의하여 상기 핫 스탬프 성형품을 형성하는 공정을, 이 순서대로 포함하는
    것을 특징으로 하는, 제조 방법.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 제2 공정 후,
    상기 가동 플레이트 상에 상기 플랜지부 또는 상기 종벽부의 단부를 적재한 상태에서 상기 가동 플레이트를 상승시킴으로써 상기 핫 스탬프 성형품을 상기 펀치형으로부터 이격시키는 공정을 더 포함하는
    것을 특징으로 하는, 제조 방법.

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