KR20210077933A - Method for trimming ultra high-tensile steel molding products - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초고장력강 성형 제품의 절단방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초고장력강 성형 제품의 기계식 절단 또는 트리밍 시 에너지 절감 및 효율을 향상시키는 성형 제품의 절단방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for cutting ultra-high-strength steel molded products, and more particularly, to a method for cutting molded products that saves energy and improves efficiency during mechanical cutting or trimming of ultra-high-strength steel molded products.
최근 자동차 산업에서는 초고장력강의 사용량이 증가하고 있다. 하지만 초고장력강은 성형후 균열 발생 쉽고 스프링백이 크기 때문에 적용확산에 여러 어려움이 있다. 이에 초고장력강의 균열 및 스프링백 감소를 위한 많은 연구가 진행되었다. 대표적인 방법은 소재의 온도를 올려서 성형하는 온간성형하는 방법이다. 그런데 온간성형시 소재 전체의 온도를 상승시키기 위해서는 가열 에너지가 많이 소모된다. 또한 박판성형을 통하여 제품을 생산하는 경우에 실제로 소성변형이 일어나는 부분은 한정되어 있기 때문에 소재 전체를 가열하는 것은 불필요한 에너지 소모가 발생할 여지가 크다. 박판성형시 소성변형이 일어나는 부분만 국부적으로 가열을 하여 성형을 한다면 소재전체의 온도를 올려 성형을 하는 방법보다 에너지를 절감 할 수 있다. 국부가열을 이용한 성형기술의 기존 발명으로 레이저 또는 근적외선 가열장치를 이용하여 스프링백 및 성형성 개선을 위한 발명이 있다. 그러나, 성형공정내에서 가열 하고 온간성형을 하는 것이라 가열시간에 의한 생산성 하락이 불가피하고 소재를 핸들링하는 동안 국부가열부가 빠르게 냉각되어 일정한 품질을 유지하기 어렵다. (참고발명 : Korean Patent No. 10-1276142, 10-1354149, 10-1484907) 따라서, 성형공정내에서 가열하지 않아 생산성을 하락시키지 않고 일정한 품질을 확보하기 위해 온간성형이 아닌 냉간성형하는 방법과 장치가 개발되었다. Recently, the use of ultra-high-strength steel is increasing in the automobile industry. However, ultra-high tensile steel is easy to crack after forming and has a large springback, so there are many difficulties in application diffusion. Accordingly, many studies have been conducted to reduce cracks and springback of ultra-high-strength steel. A typical method is the warm forming method, which is formed by raising the temperature of the material. However, a lot of heating energy is consumed in order to increase the temperature of the entire material during warm forming. In addition, in the case of producing a product through thin plate molding, since the part where plastic deformation actually occurs is limited, heating the entire material is likely to cause unnecessary energy consumption. When molding is performed by heating only the part where plastic deformation occurs during thin plate molding, energy can be saved compared to the method of molding by raising the temperature of the entire material. As an existing invention of molding technology using local heating, there is an invention for springback and improvement of moldability by using a laser or near-infrared heating device. However, since it is heated and warm-formed within the molding process, a decrease in productivity due to heating time is inevitable, and it is difficult to maintain a constant quality because the local heating part is rapidly cooled while handling the material. (Reference invention: Korean Patent No. 10-1276142, 10-1354149, 10-1484907) Therefore, a method and apparatus for cold forming rather than warm forming in order to secure a constant quality without reducing productivity by not heating in the forming process has been developed
그러나, 초고장력강의 성형후 성형품의 최종 마무리를 위해 성형품 가장자리를 트리밍을 해야되나 기계식 트리밍시 트리밍 나이프의 인선 마모가 극심하고 인선 파손이 잦아 기계식 트리밍 생산원가가 증가하고, 기계식 트리밍을 적용할 수 없는 경우는 레이저 트리밍을 적용하고 있다. 레이저 트리밍은 성형품 가장자리를 따라가면서 트리밍을 하기 때문에 트리밍 시간이 길어져 생산성이 매우 저하되는 문제가 발생된다.However, after forming ultra-high-strength steel, the edges of the molded product must be trimmed for final finishing of the molded product. However, during mechanical trimming, the cutting edge wear of the trimming knife is extreme and the cutting edge is frequently damaged, which increases the production cost of mechanical trimming, In this case, laser trimming is applied. In laser trimming, since the trimming is performed along the edge of the molded product, the trimming time is lengthened, resulting in a very low productivity.
본 발명의 실시 예들은 초고장력강 성형 제품의 절단 또는 트리밍 시 효율 향상 및 가열 에너지 절감을 도모할 수 있는 성형 제품의 절단방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are intended to provide a cutting method of a molded product capable of improving efficiency and reducing heating energy when cutting or trimming an ultra-high-strength steel molded product.
본 발명의 일 측면에 따르면, 1.2Gpa 이상의 인장강도를 갖는 박판 제품을 성형하는 단계와, 상기 박판 제품의 절단예정라인을 따라서 점선(dash line) 형태로 국부적 가열하는 단계와, 국부적으로 가열된 점선 형태의 가열라인을 냉각시키는 단계 및 상기 절단예정라인에 외력을 가하는 기계식 절단기를 이용하여 상기 절단예정라인을 트리밍하는 단계를 포함하는 초고장력강 성형 제품의 절단 방법이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the step of forming a thin plate product having a tensile strength of 1.2 Gpa or more, the step of locally heating in the form of a dash line along the line to be cut of the thin plate product, the locally heated dotted line A method of cutting ultra-high-strength steel molded products comprising the steps of cooling the heating line of the form and trimming the line to be cut using a mechanical cutter that applies an external force to the line to be cut may be provided.
상기 박판 제품은 AHSS(Advanced High Strength Steel)강, TRIP(Transformation Induced Plasticity Steel)강 중 적어도 하나를 포함한다.The thin plate product includes at least one of AHSS (Advanced High Strength Steel) steel and TRIP (Transformation Induced Plasticity Steel) steel.
상기 절단예정라인을 가열하기 위한 가열장치는 열원을 발산하는 히터와, 상기 히터의 열원을 모아 직선 형태로 모아주는 반사판을 포함한다.The heating device for heating the line to be cut includes a heater that emits a heat source, and a reflector that collects the heat sources of the heater and collects them in a straight line.
상기 박판 제품이 1.2Gpa의 인장강도를 갖는 경우, 상기 절단예정라인의 전체길이에 대한 상기 가열라인의 전체 길이의 비율은 40% 내지 60%를 만족할 수 있다.When the thin plate product has a tensile strength of 1.2 Gpa, the ratio of the total length of the heating line to the total length of the line to be cut may satisfy 40% to 60%.
상기 박판 제품이 1.5Gpa의 인장강도를 갖는 경우, 상기 절단예정라인의 전체길이에 대한 상기 가열라인의 전체 길이의 비율은 60% 내지 80%를 만족할 수 있다.When the thin plate product has a tensile strength of 1.5 Gpa, the ratio of the total length of the heating line to the total length of the line to be cut may satisfy 60% to 80%.
상기 기계식 절단기는 펀칭 머신을 포함한다.The mechanical cutter includes a punching machine.
상기 박판 제품은 냉간 성형에 의해 제작될 수 있다.The sheet product may be manufactured by cold forming.
본 발명의 실시 예들은 기계식 트리밍 시 트리밍 하중을 감소시켜 트리밍 나이프의 인선 마모를 줄일 수 있고, 절단예정라인의 국부적 가열로 인한 가열 에너지 절감을 도모할 수 있게 된다.Embodiments of the present invention can reduce the trimming load during mechanical trimming to reduce the wear of the cutting edge of the trimming knife, and it is possible to reduce the heating energy due to the local heating of the line to be cut.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 성형 제품의 절단방법을 보여주는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가열장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가열장치를 이용한 국부적 가열을 수행하는 과정을 도시한 것이다.
도 4는 표 1의 가열라인의 길이비율에 따른 트리밍 하중을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가열비율을 정의하기 위한 도면을 도시한 것이다.
도 6은 표 2의 가열라인의 길이비율에 따른 트리밍 하중을 도시한 그래프이다.1 is a flowchart showing a method for cutting a molded product according to an embodiment of the present invention.
2 shows a heating device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a process of performing local heating using a heating device according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the trimming load according to the length ratio of the heating line of Table 1.
5 is a diagram for defining a heating rate according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the trimming load according to the length ratio of the heating line of Table 2.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. The present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted from the drawings, and in the drawings, the width, length, thickness, etc. of components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 성형 제품의 절단방법을 보여주는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가열장치를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가열장치를 이용한 국부적 가열을 수행하는 과정을 도시한 것이다.1 is a flowchart showing a method of cutting a molded product according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a heating device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a heating device according to an embodiment of the present invention It shows the process of performing local heating using.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 초고장력강 성형 제품의 절단방법은 1.2Gpa 이상의 인장강도를 갖는 박판 제품(10)을 성형하는 단계(a)와, 박판 제품(10)의 절단예정라인(20)을 따라서 점선(dash line) 형태의 가열라인(30)으로 국부적 가열하는 단계(b)와, 국부적으로 가열된 가열라인(30)을 냉각시키는 단계(c) 및 절단예정라인(20)에 외력을 가하는 기계식 절단기(40)를 이용하여 절단예정라인(20)을 트리밍하는 단계(d)와, 트리밍된 최종 제품(50)을 생산하는 단계(e)를 포함한다.1 to 3, the cutting method of the ultra-high tensile steel molded product according to an embodiment of the present invention comprises the steps (a) of forming a
박판 제품(10)을 성형하는 단계(a)에서 성형된 박판 제품(10)은 인장강도 1.2Gpa 이상의 초고장력강으로서, AHSS(Advanced High Strength Steel)로 알려진 이상조직강(Dual Phase Steel, DP강), 변태유기소성강 (Transformation Induced Plasticity Steel, TRIP강), 복합조직강(Complex Phase Steel, CP강) 등을 포함할 수 있다. 박판 제품(10)은 냉간 프레스 성형을 통해 제작될 수 있다.The
일 예로, 성형된 박판 제품(10)은 판재를 상형과 하형에 의해 프레스 성형을 통해 벤딩 후 완성된 상판을 형성하는 제1 면(11), 제1 면(11) 양단에서 하부로 연장되어 측판을 형성하는 한 쌍의 제2 면(12), 한 쌍의 제2 면(12)에서 각각 수평방향으로 연장된 날개판을 형성하는 한 쌍의 제3 면(13)을 포함할 수 있다.As an example, the molded
한 쌍의 제3 면(13)에는 최종 박판 제품(10)의 최종 마무리를 위해 제3 면(13) 가장자리와 인접한 위치에 절단을 위한 절단예정라인(20)이 길이방향을 따라 정의될 수 있다.On the pair of
국부적 가열 단계(b)는 성형된 박판 제품(10)의 절단예정라인(20)을 따라 국부적 가열을 수행하는 단계이다.The local heating step (b) is a step of performing local heating along the line to be cut 20 of the molded
국부적 가열 단계(b)에서는 가열장치(60)를 이용하여 절단예정라인(20)을 따라서 소정간격을 두고 띄엄 띄엄 가열하여 점선(dash line) 형태의 가열라인(30)을 형성한다.In the local heating step (b), the
도 2 및 도 3을 참조하면, 가열장치(60)는 절단예정라인(20)에 대해 국부적으로 선형적 가열이 가능하도록 열원을 발산하는 히터(61)와, 히터(61)의 열원을 모아 직선 형태로 반사하는 반사판(62)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the
히터(61)는 점선과 대응하는 길이를 갖는 봉 형태의 가열램프를 포함하고, 반사판(62)은 히터(61)에서 발산된 열원을 선형으로 집광시키도록 히터(61)의 주위를 감싸는 타원형 또는 포물형 반사판을 포함할 수 있다. 반사판(62)은 박판 제품(10)의 성형 특성과 형상에 따라서 적절히 선택될 수 있다.The
냉각 단계(c)는 가열장치(60)에 의해 국부적으로 가열된 점선 형태의 가열라인(30)을 냉각시키는 단계이다.The cooling step (c) is a step of cooling the
절단예정라인(20)에 대하여 국부적 가열 후 냉각하는 열처리를 통해서 절단예정라인(20)을 따라 형성된 가열라인(30)의 영역은 물성이 조절되게 된다. 즉 가열 후 냉각된 가열라인(30)은 강도가 낮고 연한 조직을 가지게 된다.Physical properties of the area of the
트리밍 단계(d)는 최종 성형 제품을 생성하기 위해 절단예정라인(20)을 기계식 절단기(40)를 이용하여 절단하는 단계이다.The trimming step (d) is a step of cutting the line to be cut 20 using the
기계식 절단기(40)는 펀치 머신을 포함할 수 있다. 열처리된 박판 제품을 펀치 머신의 다이에 올린 상태에서 절단예정라인(20)에 대해 외력을 가함에 의해 절단예정라인(20)은 절단되게 되고, 최종 제품 생산(e)이 완료되게 된다.The
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 국부 열처리를 이용한 트리밍 성능 평가에 대해 설명한다.Hereinafter, trimming performance evaluation using local heat treatment according to an embodiment of the present invention will be described.
[표 1]은 1.2Gpa 고강도강에 대한 기존 방법의 결과와 본 실시 예의 결과를 도시한 도표이고, 도 4는 표 1의 가열라인의 길이비율에 따른 트리밍 하중을 도시한 그래프이다.[Table 1] is a table showing the results of the existing method for 1.2 Gpa high-strength steel and the results of this example, and FIG. 4 is a graph showing the trimming load according to the length ratio of the heating line in Table 1.
/비교예Example
/comparative example
(%)heating rate
(%)
(%)energy saving rate
(%)
(N/mm)weight
(N/mm)
(%)load reduction ratio
(%)
여기서, 가열비율(%)은 절단예정라인의 전체길이에 대한 국부적으로 가열된 가열라인의 전체 길이의 비율로 정의된다.Here, the heating ratio (%) is defined as the ratio of the total length of the locally heated heating line to the total length of the line to be cut.
예로서, 도 5와 같이 전체 절단예정라인(20)의 길이가 L이고, 절단예정라인의 전체 길이 중 국부적으로 가열된 가열라인(H)의 길이를 각각 H1, H2라 할 때, 가열비율은 수학식 1과 같다.For example, when the length of the entire line to be cut 20 is L as shown in FIG. 5, and the length of the locally heated heating line (H) among the total length of the line to be cut is H1 and H2, respectively, the heating ratio is Equation 1 is the same.
가열비율 = (H1+H2)/L X 100 [수학식 1]Heating ratio = (H1+H2)/L X 100 [Equation 1]
[표 1] 및 도 4에서 살펴본 바와 같이, 가열비율이 증가할수록 트리밍 하중은 감소하는 것을 알 수 있고, 가열비율이 60%에서 기존 방법 대비 트리밍 하중의 감소비율은 10% 이상 발생함을 알 수 있고, 트리밍 하중이 1kN/mm 이하는 가열비율 40%에서도 가능함을 알 수 있다. As seen in [Table 1] and FIG. 4, it can be seen that the trimming load decreases as the heating ratio increases, and it can be seen that the reduction ratio of the trimming load is 10% or more when the heating ratio is 60% compared to the conventional method It can be seen that trimming load of 1 kN/mm or less is possible even at a heating rate of 40%.
[표 2]은 1.5Gpa 고강도강에 대한 기존 방법의 결과와 본 실시 예의 결과를 도시한 도표이고, 도 6은 표 2의 가열라인의 길이비율에 따른 트리밍 하중을 도시한 그래프이다.[Table 2] is a table showing the results of the existing method for 1.5Gpa high-strength steel and the results of this embodiment, and FIG. 6 is a graph showing the trimming load according to the length ratio of the heating line in Table 2.
/비교예Example
/comparative example
(%)heating rate
(%)
(%)energy saving rate
(%)
(N/mm)weight
(N/mm)
(%)load reduction ratio
(%)
[표 2] 및 도 6에서 살펴본 바와 같이, 가열비율이 증가할수록 트리밍 하중은 감소하는 것을 알 수 있고, 가열비율이 60%에서 기존 방법 대비 트리밍 하중의 감소비율은 10% 이상 발생함을 알 수 있고, 트리밍 하중이 1kN/mm 이하는 가열비율 80%에서도 가능함을 알 수 있다.As seen in [Table 2] and FIG. 6, it can be seen that the trimming load decreases as the heating ratio increases, and it can be seen that the reduction ratio of the trimming load is 10% or more when the heating ratio is 60% compared to the conventional method It can be seen that trimming load of 1 kN/mm or less is possible even at a heating rate of 80%.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.In the above, specific embodiments have been shown and described. However, it is not limited to the above-described embodiment, and those of ordinary skill in the art to which the invention pertains will be able to make various changes without departing from the spirit of the invention described in the claims below.
10: 박판 제품,
20: 절단예정라인,
30: 가열라인,
40: 기계식 절단기,
50: 최종제품,
60: 가열장치.10: thin plate product, 20: line to be cut,
30: heating line, 40: mechanical cutter,
50: final product, 60: heating device.
Claims (7)
상기 박판 제품의 절단예정라인을 따라서 점선(dash line) 형태로 국부적 가열하는 단계;
국부적으로 가열된 점선 형태의 가열라인을 냉각시키는 단계; 및
상기 절단예정라인에 외력을 가하는 기계식 절단기를 이용하여 상기 절단예정라인을 트리밍하는 단계;를 포함하는 초고장력강 성형 제품의 절단 방법.Forming a thin plate product having a tensile strength of 1.2 Gpa or more;
local heating in the form of a dash line along the line to be cut of the thin plate product;
cooling the locally heated dotted line heating line; and
The cutting method of ultra-high-strength steel molded products including; trimming the line to be cut using a mechanical cutter that applies an external force to the line to be cut.
상기 박판 제품은 AHSS(Advanced High Strength Steel)강, TRIP(Transformation Induced Plasticity Steel)강 중 적어도 하나를 포함하는 초고장력강 성형 제품의 절단 방법.According to claim 1,
The thin plate product is AHSS (Advanced High Strength Steel) steel, TRIP (Transformation Induced Plasticity Steel) cutting method of the ultra-high-strength steel molded product comprising at least one of steel.
상기 절단예정라인을 가열하기 위한 가열장치는 열원을 발산하는 히터와, 상기 히터의 열원을 모아 직선 형태로 모아주는 반사판을 포함하는 초고장력강 성형 제품의 절단 방법.According to claim 1,
The heating device for heating the line to be cut is a cutting method of ultra-high-strength steel molded products including a heater that emits a heat source, and a reflector that collects the heat sources of the heater and collects them in a straight line.
상기 박판 제품이 1.2Gpa의 인장강도를 갖는 경우, 상기 절단예정라인의 전체길이에 대한 상기 가열라인의 전체 길이의 비율은 40% 내지 60%를 만족하는 초고장력강 성형 제품의 절단 방법.According to claim 1,
When the thin plate product has a tensile strength of 1.2 Gpa, a ratio of the total length of the heating line to the total length of the line to be cut is 40% to 60%.
상기 박판 제품이 1.5Gpa의 인장강도를 갖는 경우, 상기 절단예정라인의 전체길이에 대한 상기 가열라인의 전체 길이의 비율은 60% 내지 80%를 만족하는 초고장력강 성형 제품의 절단 방법.According to claim 1,
When the thin plate product has a tensile strength of 1.5Gpa, the ratio of the total length of the heating line to the total length of the line to be cut is 60% to 80% of the ultra-high-strength steel molded product cutting method.
상기 기계식 절단기는 펀칭 머신을 포함하는 초고장력강 성형 제품의 절단 방법.According to claim 1,
The mechanical cutter is a cutting method of ultra-high-strength steel molded products including a punching machine.
상기 박판 제품은 냉간 성형에 의해 제작되는 초고장력강 성형 제품의 절단 방법.According to claim 1,
The thin plate product is a cutting method of ultra-high-strength steel products produced by cold forming.
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