KR20190120198A - 적어도 하나의 보조 성형 요소를 갖는 부품의 최적화된 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 하나의 2차 성형 요소를 갖는 특히 강 부품의 최적화된 제조 방법에 관한 것으로서, a) 스트립 또는 시트로부터 실온에서 절단된 블랭크를 제공하는 단계 - 상기 블랭크에 컷아웃 및/또는 홀이 스탬핑 또는 절단 작업에 의해 임의선택적으로 생성됨 -; b) 상기 스탬핑 또는 절단 작업에 의해 냉간 경화된 블랭크의 선택된 연부 영역을 열처리하는 단계 - 상기 연부 영역은 최대 10 초 동안 600 ℃의 온도까지 가열됨 -; c) 주위 온도에서 상기 블랭크의 열처리된 연부 영역을 성형하여 미완성의 2 차 성형 요소를 가진 부품을 얻는 단계; 추가로 d) 2차 성형 요소를 가진 부품을 얻기 위한 교정 단계를 포함하고, 상기 미완성의 2차 성형 요소는 주위 온도에서 미완성의 2차 성형 요소에 비해 증가된 및/또는 더 균일한 벽 두께를 갖는 2차 성형 요소로 성형된다.
Description
본 발명은 적어도 하나의 보조 성형 요소, 특히 칼라 또는 플랜지를 갖는 부품, 특히 강으로 된 부품의 최적화된 제조 방법에 관한 것으로, 특히 보조 성형 요소의 기하학적 형상을 의도적으로 조절할 수 있고, 따라서 부품을 개별적으로 다양한 용도를 위해 매우 정밀하게 제조할 수 있는 것을 특징으로 한다. 이 부품은 또한 보조 성형 요소와 일체로 형성되고, 형성된 연부의 영역에서도 매우 높은 안정성을 갖는 것을 특징으로 한다.
이하에서, 블랭크 또는 시트 금속 블랭크는 시트 금속, 특히 시트 강의 절단물에 관련되는 것으로서 이해되어야 한다. 시트 금속 블랭크는 코팅되지 않거나, 금속 및/또는 유기 부식 방지 코팅을 구비할 수 있다.
이하에서, 부품은 주위 온도에서 성형 공구를 사용하여 성형됨으로써 시트 금속 블랭크로부터 제조되는 부품에 관련되는 것으로 이해되어야 한다. 그러나, 시트 금속 재료는 임의의 성형가능한 금속 재료, 특히 강을 포함한다.
이러한 부품은 주로 자동차의 제작에 사용되지만, 또한 가전 산업, 기계 공학 또는 토목 공학 또는 황색 분야(field of yellow)에서의 적용도 가능하다.
치열하게 경쟁하는 자동차 시장으로 인해 제조업체들은 최상의 가능한 편안함과 탑승자 보호를 유지하면서 신속한 소모를 저감시키기 위한 해결책을 지속적으로 모색해야 한다. 그 결과 모든 차량 부품의 중량 절감 뿐만 아니라 운전 중 및 충돌 시의 높은 정적 및 동적 응력에서 개별 부품의 가장 유익한 거동이 중요한 역할을 한다.
원재료 공급자는 고강도 및 초고강도 강의 벽 두께를 감소시킴과 동시에 생산 및 작동 중에 부품의 거동을 향상시킴으로써 요구되는 재료의 수요를 충족시키려 한다.
따라서 이들 강은 강도, 변형성, 인성, 에너지 흡수 능력 및 내식성 뿐만 아니라, 예를 들면, 냉간 성형 중에 피로 거동에 대해 그리고 용접 중에 그 가공성에 측면에서 비교적 엄격한 요구사항을 충족해야 한다.
전술한 양태들 중에서, 400 MPa 초과, 유리하게는 600 MPa 초과 또는 800 MPa 초과 내지 약 1800 MPa 또는 그 이상의 항복 강도를 갖는 고강도 강의 부품을 제조하는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 예를 들면, 중량%로 다음의 합금 조성을 갖는 페라이트 강 또는 베이나이트 강 또는 2상 강은 용도를 갖는다:
C
0.01 - 0.2%,
Si
0.2 - 4.0%,
Mn
0.5 - 4.0%,
AI
0.02 - 0.1,
Ti
0.0 - 0.2,
V
0.0 - 0.3,
Nb
0.0 - 0.1,
임의선택적으로 첨가된 Cr, Ni, Mo, B, 잔부의 철, 및 정련의 결과로 생긴 불순물.
부품의 제조에서 최초에 핫 스트립 또는 콜드 스트립의 시트 금속 블랭크를 실온에서 절단하는 것이 알려져 있다. 절단 공정은, 예를 들면, 전단 또는 펀칭과 같은 기계적인 분리 공정 뿐만 아니라, 예를 들면, 별로 일반적이지 않은 레이저 절단과 같은 열 분리 공정도 포함한다. 열 분리 공정은 기계적 분리 공정에 비해 훨씬 더 비용이 많이 들기 때문에 예외적인 경우에만 사용이 고려된다.
절단 후에, 절단된 블랭크는 성형 공구 내에 설치되고, 단일 단계 또는 다중 단계의 성형 단계로, 예를 들면, 섀시 캐리어와 같은 완성된 부품이 제조된다.
성형 작업 중에, 특히 상승되거나 상부에 설치될 때의 절단 연부, 예를 들면, 천공된 블랭크에서의 칼라 작업은 특히 응력에 노출된다.
성형 작업 전, 예를 들면, 펀칭 및 절단 작업과 같은 다양한 다른 임의선택적인 제조 단계가 블랭크 상에서 실행된다.
절단 연부에는 다양한 예비적 손상이 있을 수 있다. 이들은 한편으로 재료가 분리되기까지의 전체 변형을 나타내는 기계적 분리의 결과로 재료의 변형 경화에 의해 초래된다. 다른 한편, 노치 효과가 발생될 수 있으며, 이것은 절단면의 토포그래피(topography)로 인한 것이다.
따라서, 특히 여기서 고려되는 강에서, 후속 성형 공정 중에 이들 절단 연부의 연부 영역에서 균열의 확률이 증가한다.
시트 연부의 전술한 예비적 손상은 후속 성형 작업 중에 또는 부품의 작동 중에 조기 파괴를 초래할 수 있다.
전단 절단되거나 펀칭된 시트 연부의 냉간 성형 중에 연부 균열의 민감도를 최소화하기 위해, 예를 들면, 합금 조성 및 재료 처리의 변경(예, 최적화된 미세구조의 표적화 조정)을 포함하는 접근 방법이나 블랭크의 냉간 트리밍(trimming) 중에 (예, 절단 간극, 속도, 다중 트리밍 등의 의 수정을 통한) 공정 엔지니어링에 관련된 접근방법이 알려져 있다.
이들 조치는 고비용이고 복잡하고(예, 다단 절단 작업, 3차원 절단 공구의 유지보수, 등), 또는 최적의 결과를 산출하지 못한다.
또한, 공개 공보 DE 10 2009 049 155 A1로부터, 적어도 절단 연부의 영역을 규정 온도까지 가열하고, 이 온도에서 절단 공정을 실행하여 절단 연부의 성형성을 개선하고, 이로써 절단 연부의 영역에서의 변형 경화를 감소시키거나 회피하는 것이 알려져 있다. 여기서 단점은 한편으로는 금속 시트를 가열하는데 필요한 고도의 기술적 및 경제적 복잡성과, 다른 한편으로는 블랭크의 가열을 즉각적인 후속 절단 공정과 강제적으로 결합함으로써 제조가 유연하지 않게 되는 것이다.
또한 공개 공보 DE 10 2011 121 904 A1에는 전단 절단된 시트를 냉간 성형한 후에 추가로 성형 작업하고, 변형 경화된 영역을 부분 연화시킬 목적으로 레이저에 의해 국부적으로 가열하는 것이 개시되어 있다. 여기서의 단점은 특히 국부적 연화로서, 이것은 특히 응력 상황에서 그리고 진동 응력 하에서 종종 사용되는 고강도 및 초고강도 재료에서 불연속성을 나타낸다. 또한, 가열해야 할 정확한 위치 및 온도 및 시간 순서로 실제로 국부적 가열을 행해야 하는 방법이 불분명하다. 또한, 부분 연화가 어떻게 그리고 어느 정도까지 냉간 성형된 금속 시트의 성형성을 개선할 수 있는지가 불분명하다.
공개 공보 DE 10 2014 016 614 A1은 강 블랭크를 성형함으로써 부품을 제조하는 방법을 기술하고 있으며, 여기서 절단된 블랭크는 전단 절단된 연부의 영역에서 임의선택적인 펀칭 및/또는 절단 작업 후에 600 ℃ 이상의 짧은 온도 처리(최대 10초)를 받는다. 다음에 열처리된 연부는 가열된 후에 임의의 시간에 냉간 성형된다. 이 방법은 기본적으로 이전에 공지된 다른 방법에 비해 변형 경화된 기계적으로 분리된 시트 연부의 성형성을 증가시킬 수 있으나, 보조 성형 요소의 보다 정밀한 구성 및 안정성 향상을 달성하기 위해 성형에 의해 생성된 보조 성형 요소의 기하학적 경계 조건을 정의하고, 의도적으로 조정할 수 있는 것이 바람직하다.
공개 공보 DE 11 2007 000 239 T5는 휠 디스크를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 평평한 디스크 블랭크를 보울 형상의 휠 디스크로 성형한다. 이 보울 형상의 휠 디스크는 윈도우 형성 영역에 인접한 스포크 형성 영역을 형성하도록 성형된다. 윈도우는 실질적으로 수직 방향으로 각각의 윈도우 형성 영역에 형성되고, 각각의 윈도우는 휠 디스크 주변의 연속적 외부 밴드에 근접한 각각의 외연부를 갖는다. 윈도우는 인접한 윈도우들 사이에 복수의 스포크를 형성한다. 외부 밴드를 따른 각각의 윈도우의 원주 길이는 각각의 스포크의 원주 길이보다 긴 것이 바람직하다. 외연부는 원통 형상 성형용 성형 공구에 의해 부분적으로 형성되고, 성형 공구는 외부 밴드의 파상 변형을 감소시키기 위해 외부 밴드의 주연부를 수용하기 위한 중간 레지(ledge)를 갖는 맞물림 표면을 갖는다. 다음에 외연부는 그 외연부를 따라 축방향으로 당겨짐으로써 원통형 펀치에 의해 완전히 실질적으로 원통 형상이 된다. 본 발명에서, 칼라의 형성 시에 그루브 및 파형이 방지되어야 한다.
또한 이 공지된 방법은 생성된 보조 성형 요소의 벽 두께 및 벽 높이와 같은 기하학적 경계 조건을 아직은 의도적으로 그리고 개별적으로 조정할 수 없다.
따라서 본 발명의 목적은 보조 성형 요소의 기하학적 경계 조건, 예를 들면, 벽 두께 및/또는 벽 높이를 의도적으로 그리고 개별적으로 조정할 수 있는 보조 성형 요소가 형성되어 있는 부품, 특히 강 부품의 제조를 위한 대안적 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 청구항의 특징으로, 특히 다음의 단계를 갖는 적어도 하나의 보조 성형 요소를 갖는 부품의 최적화된 제조 방법을 제공함으로써 이 문제를 해결한다.
a) 실온에서 스트립 또는 금속 시트로부터 절단된, 그리고 임의선택적으로 펀칭 또는 절단 작업에 의해 리세스 및/또는 개구부를 구비하여 제조된 블랭크를 제공하는 단계;
b) 펀칭 또는 절단 작업에 의해 변형 경화된 블랭크의 선택된 연부 영역의 온도 처리 단계 - 연부 영역은 최대 10 초의 기간 동안 600 ℃ 이상의 온도까지 가열됨 -;
c) 주위 온도에서 블랭크의 온도 처리된 연부 영역을 성형하여 미가공 보조 성형 요소를 가진 부품을 얻는 단계;
d) 보조 성형 요소를 가진 부품을 얻기 위한 교정 단계, 여기서 미가공 보조 성형 요소는 주위 온도에서 보조 성형 요소로 형성되며, 보조 성형 요소는 미가공 보조 성형 요소에 비해 증가된 및/또는 균일화된 벽 두께를 갖는다.
주위 온도로는, 실온(예를 들면, 20 ℃) 및 성형 공구의 온도의 둘 모두가 고려된다. 성형 공구의 온도는 실온보다 훨씬 높을 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 단계 a)에서 제공된 블랭크는 그 전단 절단된 연부의 영역에 원하지 않는 변형 경화를 가지며, 이것은 블랭크의 성형성을 상당히 감소시킨다. 이것은 금속 시트 또는 스트립으로부터 절단된 전단 절단된 연부 영역 및 폐쇄 섹션 또는 펀칭 작업에 의해 전단 절단된 연부 영역 및 또한 개방 절단 또는 절단 작업에 의해 전단 절단된 연부 부분의 둘 모두에 적용된다.
본 발명의 목적을 위해, 폐쇄된 절단은 종점과 동일한 시작점을 갖는 펀칭 작업 또는 절단 작업에 관련되는 것으로 이해된다. 따라서 이러한 폐쇄된 섹션의 결과는 블랭크 내의 개구부, 예를 들면, 원형 또는 다각형, 예를 들면, 사각형 개구부이다. 대조적으로, 개방된 절단은 종점과 동일하지 않은 시작점을 갖는 절단 작업이다. 따라서 이러한 개방된 절단의 결과는 임의의 기하학적 형상의 전단 절단 윤곽이다.
전단 절단 공정은 관련된 연부의 영역 내에서 각각의 재료에 변형 경화를 유발하며, 이것은 종종 후속 성형 공정에서 균열을 초래하는 것으로 알려져 있다.
단계 b)에 따른 본 발명에 따른 온도 처리의 결과, 원하지 않는 변형 경화가 제거되거나 적어도 크게 저감될 수 있으므로 재료는 전단 절단된 연부의 영역에서도 또한 균열에 대한 감수성의 증가를 발생시키지 않고 성형이 가능하다. 최대 10 초의 기간 동안의 짧은 온도 처리는 변형 경화를 제거 또는 저감시키는 데 이미 충분하다. 바람직하게는, 온도 처리는 0.02 내지 10 초의 기간 동안, 더 바람직하게는 0.1 내지 2 초의 기간 동안 지속된다.
절단 연부 영역에서 도달되는 온도의 프로세스 윈도우(process window)가 매우 크고, 600 ℃ 초과 내지 약 1500 ℃의 고상선 온도의 온도 범위, 예를 들면, 변태 온도 Ac1과 고상선 온도 사이의 범위를 포함한다.
어떠한 경우에도, 온도 처리는 절단 공정에 의해 도입된 변형 경화를 가능한 한 제거하는 것이 중요하다. 본 발명에 따른 열처리는 열처리되지 않은 모재에 비해 동일하거나 더 높은 경도의 절단 연부의 영역을 유발한다. 예를 들면, 비커스 경도는 최대 1000 HV 만큼 증가한다.
변형 경화의 제거로 인해, 본 발명에 따른 방법의 단계 c)에서 블랭크의 온도 처리된 연부 영역은 실온에서 요구되는 기하학적 형상, 예를 들면, 높이가 높은 칼라 또는 높이가 높은 플랜지를 갖는 미가공 보조 성형 요소로 성형될 수 있다. 이러한 요구되는 기하학적 형상의 제조는 대부분의 종래의 방법으로는 불가능한데, 이는 연부의 전단 절단에 의해 초래되는 변형 경화가 비교적 작은 범위의 연부의 변형만을 가능하게 하기 때문이다.
DE 10 2014 016 614 A1에 기술된 방법은 높이가 높은 칼라 및 높이가 높은 플랜지를 일반적으로 제조할 수도 있는데, 이는 이 방법도 본 발명에 따른 방법의 단계 a) 내지 c)를 포함하기 때문이다. 그러나, 이렇게 제조된 칼라 및 플랜지의 벽 두께는 종종 균일하지 않음이 발견되었다. 또한, 이 방법은 보조 성형 요소의 규정된 높이의 조정이 불가능한데, 이는 연부 영역이 확장 공구, 예를 들면, 원뿔형 또는 원통형 펀치의 사용에 의해 비교적 불명확하게 형성되기 때문이다. 특히, 이러한 방식으로 생성된 보조 성형 요소는 그 불명확한 높이 및 균일하지 않은 벽 두께로 인해 본 명세서에서는 "미가공 보조 성형 요소"로 지칭한다.
여기서, 본 발명은 규정된 기하학적 형상, 예를 들면, 규정된 그리고 균일한 벽 두께 및/또는 벽 높이를 갖는 보조 성형 요소를 제조하기 위한 교정 단계 d)를 제공한다. 이것은 실온에서 추가의 성형 단계이고, 이는 경시적으로 제 1 성형 단계(본 발명에 따른 방법의 단계 c)) 후에 행해진다.
놀랍게도, 교정 단계 d)에서 적어도 부분적으로 단계 c)에서의 성형 방향에 대해 반대인 방향으로 성형함으로써 보조 성형 요소의 특성이 유리하게 변화될 수 있음이 밝혀졌다.
단계 c)에서의 성형 공정은 통상적으로 소위 확장 방향으로 성형 공구를 적용함으로써 실행된다. 예를 들면, 칼라 또는 플랜지를 생성하기 위해, 펀치를 부품 내의 전단 절단된 개구부 또는 펀칭된 개구부 내에 삽입하고, 이 개구부를 관통하여 확장 방향으로 펀치를 인발하면 연부 영역은 상방으로 굴곡된다.
이것은 부품의 다양한 적용에 일반적으로 유리하지만 각각의 보조 성형 요소의 가능한 최대 높이를 달성하는 것이 여전히 어렵기 때문에, 추가의 성형 단계에 의해, 예를 들면, 전체적으로 또는 부분적으로 확장 방향의 반대 방향으로 보조 성형 요소의 높이에 힘을 가함으로써 보조 성형 요소의 일단 실현된 높이를 다시 감소시키는 것은 불합리하다. 이것은 본 발명에 따른 온도 처리 및 본 발명에 따른 전단 절단된 연부 영역의 성형에 의해서만 가능하므로, 이로 인해 보조 성형 요소, 예를 들면, 연부, 칼라 또는 플랜지는 평균 높이보다 상당히 높게 제조될 수 있다. 이들 보조 성형 요소는 확장 방향의 반대로 성형된 후에도 여전히 충분한 높이를 갖고, 개선된 특성을 특징으로 한다. 원칙적으로 압축에 대응하는 이 성형 공정은 한편으로는 보조 성형 요소의 벽 두께의 균일화를, 그리고 다른 한편으로는 벽 두께를 증가시키는 것을 가능하게 한다는 것이 밝혀졌고, 둘 모두 부품의 특성, 예를 들면, 부품의 안정성 및 수명에 긍정적인 영향을 준다. 또한, 선행의 성형 방향의 반대로 가해지는 힘에 의해 실현되는 추가의 성형 단계는 보조 성형 요소의 규정된 높이, 특히 규정된 연부 높이, 플랜지 높이 또는 칼라 높이를 생성할 수 있다. 추가의 성형 단계에 의해 보조 성형 요소의 기하학적 경계 조건의 규정된 조정을 구현한 결과로서, 이 성형 단계를 본 발명에 따라 교정 단계로 지칭한다.
교정 단계는 또한 확장 방향으로의 선행 성형 작업의 반대방향으로 완전히 가해지는 것이 아니라 부분적으로만 가해지는 힘을 이용한 연부 영역의 성형으로서 이해되어야 한다. 이러한 교정 단계는, 예를 들면, 90°의 각을 이루는 연부를 갖는 보조 성형 요소의 제조를 가능하게 한다. 이 교정 절단의 결과로서, 원추도(conicity) 및/또는 원통도(cylindricity)의 조정을 유리하게 조절할 수 있고, 따라서 고가의 재가공 공정을 최소로 감소시킬 수 있다.
구체적으로는, 예를 들면, 칼라의 기하학적 경계 조건의 규정된 조정은 다음과 같을 수 있다:
1. 칼라의 높이,
2. 칼라의 둘레 및 높이에 걸친 벽 두께, 및
3. 칼라의 형상의 정확도(원통도/원추도).
여기서, 칼라의 형상의 정확도는:
a) 펀치와 재료(1, 2) 사이의 마찰력을 변화시키기 위한 일치하는 펀치의 기하학적 형상,
b) 표적화된 아이어닝(ironing)을 위한 펀치와 다이 사이의 일치하는 인발 간극,
c) (2, 3)에 관한 교정 단계의 도입 - 교정 단계는 긴 칼라에 대해: (또한 감소된 인발 간극-아이어닝에 의해) 확장 방향 방향으로, 벽 두께를 증가/균일화하는 목적으로 재료를 업세팅(upsetting)시키기 위해 확장 방향의 반대방향으로, 가능한 칼라의 변형, 예를 들면, 플랜지, 확개부(flaring), 규정된 좌굴(buckling)의 생성을 위해 확장 방향의 반대방향으로 실시될 수 있음 -,
d) 2 및 3에 비해 훨씬 더 고도의 성형 작업 및 개선된 품질을 가능하게 하도록, 그리고 다단 인발 공정(플랫 펀치는 재료를 전방으로 인발하고, Tracktrix 펀치는 최종적으로 칼라를 형성함)으로서, 본 발명에 따른 절단 연부의 가열과 조합하여 변형례 a, b, c의 조합에 의해 달성된다.
본 발명의 유리한 개량에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 추가의 성형 단계를 가지며, 여기서 펀칭 또는 절단 작업에 의해 변형 경화된 블랭크의 선택된 연부 영역은 실온에서 성형될 수 있다. 이 추가의 성형 단계는 블랭크의 절단 및 가능한 펀칭 및/또는 절단 작업 후에 그리고 연부 영역의 온도 처리 전에 행해진다. 추가의 성형 단계의 결과로서, 재료의 절단 및 임의선택적인 펀칭 및/또는 절단 작업에 의해 발생하는 변형 경화는 더욱 증가하지만, 본 발명에 따른 후속 온도 처리에 의해 다시 제거된다.
변형된 실시형태에서, 본 발명에 따른 방법은 단계 a)와 단계 b) 사이에 하나의 추가의 성형 단계 뿐만 아니라 최대 10 초의 기간 동안 600 ℃ 이상의 온도로 연부 영역의 본 발명의 온도 처리의 임의의 수의 추가의 결과 및 다른 성형 단계를 포함한다. 이러한 방식으로, 각각의 성형 단계에서 재료를 추가로 성형하는 것이 가능하고, 변형 경화, 미세구조의 손상, 및 불리한 윤곽 변화(예를 들면, 미세균열)와 같은 성형 공정에 의해 초래되는 간섭 인자를 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 개별 성형 및 온도 처리 단계는 임의의 시간에 실행될 수 있고, 즉, 시간적으로 서로 분리될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 성형 단계는 유리하게는 성형 공구, 예를 들면, 제조에 이미 존재하는 원통형 또는 원추형 펀치를 이용하여 실시될 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 비싼 투자비가 불필요하다.
본 발명에 따른 방법은 특히 임의의 전단 절단 재료 연부, 특히 펀칭된 구멍 및 임의의 윤곽을 갖는 연부에 적용가능하다. 본 발명에 따라 성형성이 증가된 결과, 예를 들면, 여러 성형 단계를 필요로 하는 복잡한 기하학적 형상을 생성하는 것도 가능해진다. 복잡한 부품도 일체로 제조될 수 있으므로 추가의 접합 작업의 필요성이 제거된다.
온도 처리는 본 발명에 따른 방법에서 바람직하게는 블랭크의 전체 두께에 걸쳐서 그리고 블랭크의 두께 이하에 대응하는 영역에서 블랭크의 평면 방향으로 실시된다. 온도 처리의 지속시간은 열처리 공정의 유형에 의존한다.
가열 자체는 임의의 원하는 방식으로, 예를 들면, 전도 가열, 복사 가열을 통한 유도 가열, 또는 레이처 처리에 의해 실행될 수 있다. 온도 처리에 특히 적합한 것은 스폿 용접의 예에 의해 입증된 바와 같이 많은 경우에, 예를 들면, 자동차 산업에서 사용되는 전도성 가열이다.
유리하게는, 예를 들면, 블랭크의 펀칭된 구멍을 처리하기 위해 처리 시간이 상당히 짧은 스폿 용접 기계를 사용하는 것이 적합하지만, 반면에 처리될 더 긴 연부 부분에서는 처리 시간이 더 긴 유도 방법, 복사 가열 또는 레이저 처리가 고려된다.
따라서, 열의 투입은 전단의 영향을 받은 절단 연부 영역에 매우 집중되고, 따라서 특히 전체 블랭크가 가열되는 공정 또는 수십배 더 많은 시간이 걸리는 응력 완화 열처리에 적용되는 공정에 관하여 비교적 적은 에너지 소모를 수반한다.
본 발명의 방법의 하나의 실시형태에 따르면, 블랭크는 금속 및/또는 유기 코팅을 갖는다. 이 코팅은 아연, 마그네슘, 알루미늄 및/또는 규소를 함유하거나, 이들로 이루어질 수 있다. 블랭크 자체는, 예를 들면, 상이한 두께로 유연하게 압연될 수 있고, 또는 동일하거나 상이한 두께 및/또는 품질의 콜드 스트립 또는 핫 스트립으로부터 접합될 수 있다. 본 발명은 연강으로부터 고강도 강에 이르는 열연강 스트립 또는 냉연강 스트립에 적용가능하다.
고강도 강으로서, 모든 단상 및 다상 강 등급이 적용된다. 이들은 마이크로 합금 등급, 더 고강도의 강 등급 뿐만 아니라 베이나이트 등급, 페라이트 등급 또는 마르텐사이트 등급 뿐만 아니라 2상 강, 복합상 강 및 TRIP 강을 포함한다.
본 발명의 가능한 실시형태에 따르면, 온도 처리 중에 그리고 임의선택적으로 온도 처리 전 및/또는 후에 산화로부터 보호하기 위해, 온도 처리 위치 주위의 영역은 불활성 가스로 플러싱(flushing)될 수 있다.
최대 10 초의 짧은 온도 처리 기간을 고려하여, 본 발명에 따른 방법은 0.1 내지 10 초 범위의 클럭 속도를 특정하는 연속 생산의 중간 작업 단계로서 통합될 수 있다. 특히, 따라서 자동차 부문의 수개의 연속 단계에서 시트 금속 부품의 제조는 본 발명에 따른 방법의 예정된 적용 분야를 나타낸다.
본 발명은 또한 두꺼운 및/또는 균일한 벽 두께를 갖는 적어도 하나의 보조 성형 요소를 갖는 부품에 관한 것이며, 여기서 이 부품의 제조를 위해, 실온에서 스트립 또는 시트 금속으로부터 절단된, 그리고 리세스 및/또는 개구부가 임의선택적으로 펀칭 또는 절단 작업에 의해 생성된 블랭크가 제공되고, 펀칭 또는 절단 작업에 의해 변형 경화된 블랭크의 선택된 연부 영역의 온도 처리가 실시되고, 연부 부분은 최대 10 초의 기간 동안 600 ℃ 이상의 온도까지 가열되고, 블랭크의 온도 처리된 연부 영역은 미가공 보조 성형 요소를 갖는 부품을 얻기 위해 실온에서 성형되고, 이 미가공 보조 성형 요소는 실온에서 보조 성형 요소를 갖는 부품을 얻기 위해 미가공 보조 성형 요소에 비해 증가된 및/또는 균일화된 벽 두께의 보조 성형 요소를 갖는 부품으로 성형된다.
본 발명의 유리한 개량에서, 형성된 연부 영역은 반복적으로 열처리되고 재성형된다.
바람직한 부품은, 예를 들면, 본 발명에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 보조 성형 요소, 특히 칼라, 플랜지 및/또는 연부가 부착된 핫 시트 또는 콜드 시트의 섀시 부품이다.
마지막으로, 본 발명은 또한 적어도 하나의 보조 성형 요소를 갖는 부품을 제조하기 위한 강 블랭크의 용도에 관한 것이며, 실온에서 스트립 또는 금속 시트로부터 이전에 절단된 블랭크가, 리세스 또는 개구부를 실현하기 위한, 예를 들면, 펀칭 또는 절단 작업과 같은 실온에서 실시되는 임의선택적인 추가의 제조 단계 후에, 펀칭 또는 절단 작업에 의해 변형 경화된 선택된 연부 영역에서, 최대 10 초의 기간 동안 600 ℃ 이상의 온도로 연부 영역이 가열되는 온도 처리에 노출되고, 블랭크의 온도 처리된 연부 영역이 미가공 보조 성형 요소를 갖는 부품을 얻도록 실온에서 성형되고, 미가공 보조 성형 요소는 미가공 보조 성형 요소에 비해 증가된 및/또는 균일화된 벽 두께를 갖는 보조 성형 요소로 실온에서 성형된다. 본 발명의 유리한 개량에서, 여기서도 또한 형성된 연부 영역이 반복적으로 열처리되고 재성형된다.
위의 상세한 설명과 청구범위에 개시된 바와 같은 본 발명의 특징은 그 다양한 실시형태에서 본 발명의 실현을 위해 본질적으로 개별적인 특징일 뿐만 아니라 임의의 원하는 조합의 특징일 수 있다.
Claims (14)
- 적어도 하나의 보조 성형 요소를 갖는 부품, 특히 강 부품의 최적화된 제조 방법으로서,
a) 실온에서 스트립 또는 금속 시트로부터 절단된, 그리고 임의선택적으로 펀칭 또는 절단 작업에 의해 리세스 및/또는 개구부를 구비하여 제조된 블랭크를 제공하는 단계;
b) 상기 펀칭 또는 절단 작업에 의해 변형 경화된 상기 블랭크의 선택된 연부 영역의 온도 처리 단계 - 상기 연부 영역은 최대 10 초의 기간 동안 600 ℃ 이상의 온도까지 가열됨 -;
c) 주위 온도에서 상기 블랭크의 온도 처리된 연부 영역을 성형하여 미가공 보조 성형 요소를 가진 부품을 얻는 단계;
추가로,
d) 보조 성형 요소를 가진 부품을 얻기 위한 교정 단계를 포함하고, 상기 미가공 보조 성형 요소는 주위 온도에서 보조 성형 요소로 형성되며, 상기 보조 성형 요소는 상기 미가공 보조 성형 요소에 비해 증가된 및/또는 균일화된 벽 두께를 갖는, 강 부품의 최적화된 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 보조 성형 요소는 칼라 또는 플랜지인, 강 부품의 최적화된 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 온도 처리 이전에 성형 단계가 실시되고, 이 성형 단계에서 상기 펀칭 또는 절단 작업에 의해 변형 경화된 상기 블랭크의 선택된 연부 영역이 실온에서 성형되는, 강 부품의 최적화된 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미가공 보조 성형 요소는, 단계 c)에서, 규정된 방향으로 상기 연부 영역을 형성함으로써 생성되고, 교정 단계 d)에서 동일한 상기 연부 영역의 형성이 반대 방향으로 실행되는, 강 부품의 최적화된 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 온도 처리는 0.02 내지 10 초 또는 0.1 내지 2 초의 기간 동안 실시되는, 강 부품의 최적화된 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 온도 처리는 600 ℃로부터 고상선 온도까지의 온도에서 또는 변태 온도 Ac1과 고상선 온도 사이의 온도에서 실시되는, 강 부품의 최적화된 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
600 ℃ 이상의 온도까지 가열하는 단계는 유도 가열, 전도 가열, 복사 가열 또는 레이저 복사에 의해 실행되는, 강 부품의 최적화된 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블랭크는 유기 및/또는 금속 코팅인, 강 부품의 최적화된 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연부로부터 시작하는 상기 연부 영역의 온도 처리는 최대로 상기 블랭크의 두께에 대응하는 영역에서 행해지는, 강 부품의 최적화된 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 온도 처리 위치의 주위 영역은 산화로부터의 보호를 위해 불활성 가스로 상기 온도 처리 중에 그리고 임의선택적으로는 상기 온도 처리 전 및/또는 후에 플러싱(flushing)되는, 강 부품의 최적화된 제조 방법. - 두꺼운 및/또는 균일한 벽 두께를 갖는 적어도 하나의 보조 성형 요소를 갖는 부품, 특히 강 부품으로서,
상기 부품의 제조를 위해, 실온에서 스트립 또는 시트 금속으로부터 절단된, 그리고 리세스 및/또는 개구부가 임의선택적으로 펀칭 또는 절단 작업에 의해 생성된 블랭크가 제공되고; 상기 펀칭 또는 절단 작업에 의해 변형 경화된 상기 블랭크의 선택된 연부 영역의 온도 처리가 실시되고, 상기 연부 부분은 최대 10 초의 기간 동안 600 ℃ 이상의 온도까지 가열되고, 상기 블랭크의 온도 처리된 연부 영역이 미가공 보조 성형 요소를 갖는 부품을 얻기 위해 실온에서 성형되고, 상기 미가공 보조 성형 요소는 실온에서 보조 성형 요소를 갖는 부품을 얻기 위해 상기 미가공 보조 성형 요소에 비해 증가된 및/또는 균일화된 벽 두께의 보조 성형 요소를 갖는 부품으로 성형된, 보조 성형 요소를 갖는 강 부품. - 제 11 항에 있어서,
상기 보조 성형 요소는 칼라 또는 플랜지인, 강 부품. - 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 강 부품은 중량%로:
C 0.01 - 0.2%,
Si 0.2 - 4.0%,
Mn 0.5 - 4.0%,
AI 0.02 - 0.1,
Ti 0.0 - 0.2,
V 0.0 - 0.3,
Nb 0.0 - 0.1,
임의선택적으로 첨가된 Cr, Ni, Mo, B, 잔부의 철, 및 정련의 결과로 생긴 불순물을 포함하는 합금 조성을 갖는 강으로 제조되는, 강 부품. - 적어도 하나의 보조 성형 요소를 갖는 부품을 제조하기 위한 강 블랭크의 용도로서,
실온에서 스트립 또는 금속 시트로부터 이전에 절단된 상기 블랭크가, 리세스 또는 개구부를 실현하기 위한, 예를 들면, 펀칭 또는 절단 작업과 같은 실온에서 실시되는 임의선택적인 추가의 제조 단계 후에, 상기 펀칭 또는 절단 작업에 의해 변형 경화된 선택된 연부 영역에서, 최대 10 초의 기간 동안 600 ℃ 이상의 온도로 상기 연부 영역이 가열되는 온도 처리에 노출되고, 상기 블랭크의 온도 처리된 연부 영역이 미가공 보조 성형 요소를 갖는 부품을 얻도록 실온에서 성형되고, 상기 미가공 보조 성형 요소는 상기 미가공 보조 성형 요소에 비해 증가된 및/또는 균일화된 벽 두께를 갖는 보조 성형 요소로 실온에서 성형되는, 강 블랭크의 용도.
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