KR20220007922A - press coolant supply unit and manufacturing method of automotive parts - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 프레스 경화용 금형의 냉각장치에 관한 것으로, 특히 강판 블랭크의 트리밍 금형에 의해 절단되는 부위의 표면 조직 경도를 조절하기 위해 냉각속도를 조절하도록 그 구조가 개선된 프레스 경화용 금형의 냉각장치와 이를 활용하여 자동차 자체 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device for a mold for press hardening, and in particular, a cooling device for a mold for press hardening whose structure is improved to control the cooling rate in order to control the hardness of the surface texture of a portion cut by a trimming mold of a steel sheet blank. And it relates to a method of manufacturing auto parts by using them.
일반적으로, 프레스 경화 부품의 제조 공법은 B, Mo, Cr 등을 첨가하여 경화능을 향상시킨 강재를 Ac3 변태점이상인 900℃ 정도의 고온으로 가열하여 완전 오스테나이트화시킨 다음, 이 강판을 프레스 금형에서 한 번에 제품 형상으로 열간성형하면서 급속 냉각을 통해 마르텐사이트화시켜 고강도 제품을 제조하는 공법이다.In general, in the manufacturing method of press-hardened parts, the steel with improved hardenability by adding B, Mo, Cr, etc. is heated to a high temperature of about 900° C., which is above the Ac3 transformation point, to be fully austenitized, and then this steel sheet is used in a press mold. It is a method of manufacturing high-strength products by hot forming into a product shape at a time and turning it into martensite through rapid cooling.
강판은 고온으로 가열되면 연성이 좋아지기 때문에 성형이 매우 쉬워지고, 그에 따라 프레스경화 공정을 통하여 제조되는 강판은 일반 가공용 강판의 가공성보다 다소 우수할 뿐만 아니라 고강도강보다도훨씬 우수하다.When a steel sheet is heated to a high temperature, it is very easy to form because its ductility is improved, and accordingly, a steel sheet manufactured through the press hardening process is somewhat superior to the workability of a steel sheet for general processing and much superior to high strength steel.
또한, 프레스 경화 공정을 통해 제조된 강판은 그 강도(1,400MPa 이상)가 아주 높기 때문에 항복강도를 밀도로 나눈 비강도면에서 아주 우수하여 자동차의 경량화에 크게 기여할 수 있으며, 또한 가공후 형상변형(Springback)이 거의 없어서 성형이 어려운 초고강도 요구 부품에 적용되고 있다.In addition, since the steel sheet manufactured through the press hardening process has very high strength (1,400 MPa or more), it is very excellent in terms of specific strength obtained by dividing the yield strength by the density, which can greatly contribute to the weight reduction of automobiles. ), so it is applied to parts requiring ultra-high strength that are difficult to form.
일반적으로, 프레스 경화 부품의 제조 공법은 B, Mo, Cr 등을 첨가하여 경화능을 향상시킨 강재를 Ac3 변태점이상인 900℃ 정도의 고온으로 가열하여 완전 오스테나이트화시킨 다음, 이 강판을 프레스 금형에서 한 번에 제품 형상으로 열간성형하면서 급속 냉각을 통해 마르텐사이트화시켜 고강도 제품을 제조하는 공법이다.In general, in the manufacturing method of press-hardened parts, a steel material with improved hardenability by adding B, Mo, Cr, etc. is heated to a high temperature of about 900 ° C., which is above the Ac3 transformation point, to be fully austenitized, and then this steel sheet is used in a press mold. It is a method of manufacturing high-strength products by hot forming into a product shape at a time and turning it into martensite through rapid cooling.
강판은 고온으로 가열되면 연성이 좋아지기 때문에 성형이 매우 쉬워지고, 그에 따라 프레스경화 공정을 통하여 제조되는 강판은 일반 가공용 강판의 가공성보다 다소 우수할 뿐만 아니라 고강도 강보다도훨씬 우수하다.When a steel sheet is heated to a high temperature, it is very easy to form because its ductility is improved, and accordingly, a steel sheet manufactured through a press hardening process is somewhat superior to the workability of a steel sheet for general processing and much superior to high strength steel.
또한, 프레스 경화 공정을 통해 제조된 강판은 그 강도(1,400MPa 이상)가 아주 높기 때문에 항복강도를 밀도로나눈 비강도면에서 아주 우수하여 자동차의 경량화에 크게 기여할 수 있으며, 또한 가공 후 형상변형(Springback)이 거의 없어서 성형이 어려운 초고강도 요구 부품에 적용되고 있다.In addition, since the steel sheet manufactured through the press hardening process has very high strength (1,400 MPa or more), it is very good in terms of specific strength divided by yield strength, which can greatly contribute to the weight reduction of automobiles, and also shape deformation (springback) after processing. ), so it is applied to parts requiring ultra-high strength that are difficult to form.
상기 프레스 경화 공정에서 강판을 완전 오스테나이트로 변태시키기 위해서 대략 900℃ 이상으로 수분 이상을 가열하는 조건이 필요하며, 공정의 효율을 위해 자동화가 이루어져야 한다.In the press hardening process, in order to transform the steel sheet into complete austenite, a condition of heating more than about 900° C. or more is required, and automation must be made for the efficiency of the process.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 프레스 경화용 금형의 구조를 개선하여 강판 블랭크의 일 부위가 다른 부위와 다른 냉각과정을 통해 트리밍 가공이 용이하게 이루어지도록 한 프레스 경화용 금형의 냉각장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been proposed to solve these problems in consideration of the above problems, and its purpose is to improve the structure of a press hardening mold so that one part of the steel sheet blank is easily trimmed through a cooling process different from that of another part. An object of the present invention is to provide a cooling device for a mold for press hardening.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 프레스 가공 중에 자동차 부품용 강판 블랭크가 부위별로 다른 금속 조직을 갖도록 프레스 경화용 금형의 내부에 서로 다른 내경을 갖는 냉각수 공급부들을 배치하여서, 상기 냉각수 공급부들의 내경에 따라 상기 강판 블랭크의 부위별 냉각속도차가 발생되도록 냉각하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is to arrange cooling water supply parts having different inner diameters inside a mold for press hardening so that the steel sheet blank for automobile parts has a different metal structure for each part during press working, It is characterized in that the cooling is performed so that a difference in cooling rate for each part of the steel sheet blank occurs according to the inner diameter.
상기 자동차 부품용 강판 블랭크를 냉각 방식에 따라 서냉 부위와 급냉 부위로 구분하고,The steel sheet blank for automobile parts is divided into a slow cooling part and a rapid cooling part according to the cooling method,
상기 자동차 부품은 차체에 조립되는 전방부에 상기 서냉 부위가 배치되는 프런트 사이드 멤버를 채택한다.The automobile part adopts a front side member in which the slow cooling part is disposed on a front part assembled to a vehicle body.
본 발명의 다른 특징적인 요소로는, 자동차 부품을 가공하기 위한 상, 하부 금형으로 구성된 프레스 경화용 금형과,As another characteristic element of the present invention, a mold for press hardening consisting of upper and lower molds for processing automobile parts,
상기 상, 하부 금형의 내부에 서로 이격되게 배치되고 서로 다른 내경의 대경홀과 소경홀을 갖는 냉각수 공급부를 구비한 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the cooling water supply unit is provided in the upper and lower molds to be spaced apart from each other and having large-diameter holes and small-diameter holes having different inner diameters.
상기 소경홀이, 상기 자동차 부품의 차체 조립시 전방부위에 해당하는 부위에 배치된다.The small-diameter hole is disposed at a portion corresponding to a front portion when assembling the vehicle body of the automobile part.
본 발명은 자동차 부품 중 프런트 사이드 멤버 소재용 강판 블랭크의 부위별 냉각방식을 달리하여 서로 다른 조직을 갖도록 한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 강판 블랭크의 냉각방식에 따라 프레스 가공 중에 급냉 부위와서냉 부위에 해당하는 부위별 조직이 상이하게 생성되도록 함으로써, 축 방향 충돌 에너지가 전달될 경우 접힘구조로 충돌 에너지 흡수능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 비드가 형성되지 않게 되어 다른 부품들과의 접합성이 향상되는 매우 유용한 효과를 갖는다.The present invention is to have different structures by changing the cooling method for each part of the steel sheet blank for the front side member material among automobile parts. By creating different tissues for each region corresponding to the region, when axial collision energy is transmitted, the ability to absorb collision energy can be improved with the folded structure, and the bead is not formed, so bonding with other parts is improved. has a very useful effect.
본 발명에 따른 프레스 경화용 금형의 냉각장치의 실시 예 설명하면, 강판 블랭크를 상,하부에서 프레스 가공 처리하며 내부에 냉각수 공급부가 배치되는 상,하부 금형으로 구성된An embodiment of a cooling device for a press hardening mold according to the present invention will be described. It is composed of an upper and lower mold in which a steel sheet blank is press-processed from the upper and lower parts and a cooling water supply unit is disposed therein.
프레스 경화용 금형과, 상,하부 금형의 냉각수 공급부와 강판 블랭크의 접촉면 사이에 배Between the press hardening mold and the cooling water supply part of the upper and lower molds and the contact surface of the steel plate blank
치되어 강판 블랭크측에 전달되는 냉각수의 온도를 조절하는 냉각수 온도 조절수단으로 대별된다.It is roughly classified into a cooling water temperature control means for controlling the temperature of the cooling water that is installed and delivered to the blank side of the steel sheet.
더 상세히 설명하면, 냉각수 온도 조절수단은 상기한 다수개의 냉각수 공급부측으로 공급되는 냉각수의 온도를 차등지게 공급하기 위한 컨트롤러를 구비하되, 그 컨트롤러에는 트리밍 절단 부위와 근접된 위치의 냉각수 공급부측에 공급되는 냉각수를 가열하는 히터가 구비된 것이다.More specifically, the cooling water temperature adjusting means includes a controller for differentially supplying the temperature of the cooling water supplied to the plurality of cooling water supply units, and the controller includes the cooling water supply unit at a position close to the trimming cut portion. A heater for heating the coolant is provided.
컨트롤러는 히터의 동작을 온/오프 제어하여 트리밍 절단 부위와 근접된 냉각수 공급부측에 공급되는 냉각수의 온도를 45~80℃를 유지하도록 하고, 나머지 냉각수 공급부에는 기존과 동일한 온도인 10~25℃의 냉각수를 공급하도록 된 것이다.The controller controls the operation of the heater on/off to maintain the temperature of the coolant supplied to the coolant supply side close to the trimming cut part at 45~80℃, and the remaining coolant supply part has the same temperature of 10~25℃ as before. to supply cooling water.
프레스 경화용 금형의 냉각장치는, 자동차 부품 가공용강판 블랭크를 상, 하부에서 프레스 가공 하여 자동차 부품을 제조하기 위한 프레스 경화용 금형과, 프레스 경화용 금형의 내부에 서로 다른 내경의 대경홀과 소경홀이 서로 이격되게 배치된 냉각수 공급부를 구비한 것이다.The cooling device of the press hardening mold includes a press hardening mold for manufacturing automobile parts by pressing a steel sheet blank for automotive parts processing from the top and bottom, and large and small diameter holes of different inner diameters inside the press hardening mold. The cooling water supply units are provided to be spaced apart from each other.
프레스 경화용 금형은 서로 상,하로 이격된 상, 하부 금형으로 구성된다.The press hardening mold consists of upper and lower molds spaced apart from each other.
또한, 자동차 부품은 프런트 사이드 멤버(Front side member)를 채용한 것이다.In addition, the automobile part employs a front side member.
냉각수 공급부의 대경홀과 소경홀에 공급되는 냉각수에 의해 자동차 부품의 부위별로 냉각이 이루어지게 되며, 대경홀내에 공급된 냉각수에 의해 냉각되는 자동차 부품의 부위를 서냉 부위라 칭하고, 소경홀내에 공급된 냉각수에 의해 냉각되는 자동차 부품의 부위를 급냉 부위라 칭한다.Cooling is performed for each part of the automobile parts by the coolant supplied to the large-diameter and small-diameter holes of the cooling water supply part. The part of the automobile part that is cooled by the coolant is called a quenching part.
여기서 대경홀과 소경홀은 자동차 부품인 프론트 사이드 멤버의 서냉/급냉 부위의 동일 수직선상에 배치되도록 상부와 하부에 위치하는 상, 하부 금형 내에 배치된다.Here, the large-diameter hole and the small-diameter hole are arranged in the upper and lower molds positioned at the upper and lower portions so as to be arranged on the same vertical line of the slow cooling/quick cooling portion of the front side member, which is an automobile part.
상, 하부 금형이 강판 블랭크의 표면에 접촉시 강판 블랭크의 서냉 부위가 마르텐사이트 60~95%, 페라이트+베이나이트 5~40%의 분율을 갖는 혼합 조직으로 변태시키기 위함이다.When the upper and lower molds come into contact with the surface of the steel sheet blank, the slow cooling area of the steel sheet blank is transformed into a mixed structure having a fraction of 60 to 95% martensite and 5 to 40% ferrite + bainite.
이는, 상기한 혼합 조직이 다수 회의 실험과 시뮬레이션 결과를 통해 충돌 에너지의 흡수능이 우수한 범위를 얻은 것이며, 마르텐사이트가 60% 이하의 경우에는 충분한 강성을 얻을 수 없으며, 95% 이상일 경우에는 강성은 만족할 수 있지만 충돌에너지에 대한 흡수능을 만족시킬 수 없으므로, 상기한 범위를 갖는 것이 바람직하다.This is that the above-mentioned mixed structure obtained an excellent range in terms of absorption capacity of collision energy through a number of experiments and simulation results, and when the martensite content is 60% or less, sufficient rigidity cannot be obtained, and when it is 95% or more, the rigidity is satisfactory. However, since the absorption capacity for the collision energy cannot be satisfied, it is preferable to have the above range.
Claims (1)
상,하부 금형으로 구성되고 강판 블랭크를 프레스 가공하기 위한 프레스 경화용 금형과,상기 상,하부 금형의 내부에 서로 이격되게 배치되며 냉각수가 흐르는 통로가 되는 다수개의 냉각수 공급부와, 상기 냉각수 공급부들에 공급되는 냉각수의 온도를 부위별로 조정하기 위한 냉각수 온도 조절수단을 구비한 것을 특징으로 하는 프레스 경화용 금형의 냉각장치.
청구항 2
청구항 1에 있어서,
상기 냉각수 온도 조절수단은 상기 냉각수 공급부들중 상기 강판 블랭크의 트리밍 절단 부위와 근접된 냉각수 공급부에 다른 냉각수 공급부에 공급되는 냉각수보다 높은 온도의 냉각수를 차등 공급하도록 제어하는 컨트롤러를 구비하되, 상기 컨트롤러는 상기 트리밍 절단 부위와 근접된 냉각수 공급부에 공급되는 냉각수를 가열하는 히터를 구비한 것을 특징으로 하는 프레스 경화용 금형의 냉각장치.
청구항 3
프레스 가공 중에 자동차 부품용 강판 블랭크가 부위별로 다른 금속 조직을 갖도록 프레스 경화용 금형의 내부에 서로 다른 내경을 갖는 냉각수 공급부들을 배치하여서,
상기 냉각수 공급부들의 내경에 따라 상기 강판 블랭크의 부위별 냉각속도차가 발생되도록 냉각하는 것을 특징으로 하는 프레스 경화용 금형을 이용한 자동차 부품의 제조방법.
청구항 4
청구항 3에 있어서,
상기 자동차 부품용 강판 블랭크를 냉각 방식에 따라 서냉 부위와 급냉 부위로 구분하고,
상기 자동차 부품은 차체에 조립되는 전방부에 상기 서냉 부위가 배치되는 프런트 사이드 멤버인 것을 특징으로 하는 프레스 경화용 금형을 이용한 자동차 부품의 제조방법.claim 1
A mold for press hardening consisting of upper and lower molds and for press working a steel sheet blank, a plurality of cooling water supply units spaced apart from each other inside the upper and lower molds and serving as a passage for cooling water, and the cooling water supply units A cooling device for a press-hardening mold, comprising a cooling water temperature control means for adjusting the temperature of the supplied cooling water for each part.
claim 2
The method according to claim 1,
The cooling water temperature regulating means includes a controller for controlling to differentially supply cooling water having a temperature higher than that of the cooling water supplied to other cooling water supply units to a cooling water supply unit adjacent to the trimming cutting portion of the steel sheet blank among the cooling water supply units, the controller comprising: and a heater for heating the coolant supplied to the coolant supply part adjacent to the trimming cut portion.
claim 3
By disposing coolant supply units having different inner diameters inside the mold for press hardening so that the steel sheet blank for automobile parts has a different metal structure for each part during press working,
A method of manufacturing an automobile part using a press-hardening mold, characterized in that cooling is performed so that a cooling rate difference is generated for each part of the steel sheet blank according to the inner diameter of the cooling water supply parts.
claim 4
4. The method according to claim 3,
The steel sheet blank for automobile parts is divided into a slow cooling part and a rapid cooling part according to the cooling method,
The method of manufacturing an automobile part using a press-hardening mold, characterized in that the automobile part is a front side member in which the slow cooling part is disposed on a front part assembled to a vehicle body.
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