WO2023075032A1 - 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 - Google Patents

핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2023075032A1
WO2023075032A1 PCT/KR2022/001412 KR2022001412W WO2023075032A1 WO 2023075032 A1 WO2023075032 A1 WO 2023075032A1 KR 2022001412 W KR2022001412 W KR 2022001412W WO 2023075032 A1 WO2023075032 A1 WO 2023075032A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
blank
less
heating
temperature
manufacturing
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/001412
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박재명
공제열
박계정
윤승채
Original Assignee
현대제철 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Priority to JP2022575419A priority Critical patent/JP2023551083A/ja
Priority to CN202280072634.0A priority patent/CN118201726A/zh
Priority to US18/076,967 priority patent/US20230150008A1/en
Publication of WO2023075032A1 publication Critical patent/WO2023075032A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16—Heating or cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/022—Stamping using rigid devices or tools by heating the blank or stamping associated with heat treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D43/00—Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
    • B21D43/003—Positioning devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D43/00—Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
    • B21D43/02—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0062—Heat-treating apparatus with a cooling or quenching zone

Definitions

  • the present invention relates to hot stamping parts and methods for their manufacture.
  • the hot stamping process generally consists of heating/forming/cooling/trimming and can utilize the phase transformation and microstructure change of the material during the process.
  • the heating process in the hot stamping process is a process of heating the blank in a heating furnace
  • the cooling process in the hot stamping process is a process of cooling the hot stamped molded body in a mold.
  • the blank heated through the heating process may be exposed to room temperature and cooled in air while flowing into the mold from the heating furnace.
  • Korean Patent Registration Publication No. 10-2070579 title of invention: hot stamping method
  • Embodiments of the present invention can improve the quality of manufactured hot stamping parts by controlling heating time, air cooling time, and mold cooling time in consideration of various parameters such as blank material, blank thickness, and heating temperature.
  • One embodiment of the present invention injecting a blank into the heating furnace; heating the blank; and transferring the heated blank from the heating furnace to the mold, wherein the air-cooling time of the blank in the transferring step satisfies Equation 1 below. do.
  • ⁇ t is the air cooling time (s)
  • a t is the temperature taken out of the heating furnace and the air temperature correction factor
  • T t is the heating temperature (°C)
  • b t is the material component correction factor
  • t is the material thickness (mm)
  • c t is the high-temperature material thickness sensitivity correction factor
  • Equation 1 a t is 0.0160 or more and 0.0165 or less, T t is Ac3 or more and 1000 ° C or less, b t is -10 or more and 0.5 or less, t is 1 mm or more and 2.6 mm or less, , c t may be greater than or equal to 0.7 and less than or equal to 0.9.
  • ⁇ t may be 5 s or more and 20 s or less.
  • the heated blank in the step of transferring the blank, may be air-cooled at room temperature.
  • the step of heating the blank may include a multi-stage heating step of heating the blank step by step; and a soak heating step of heating the blank to a temperature of Ac3 to 1000°C.
  • the heating time of the blank may satisfy Equation 2 below.
  • ⁇ n is the heating time (s)
  • a n is the heating furnace heat loss correction factor
  • T n is the heating temperature (°C)
  • b n is the Ac3 temperature correction factor
  • t is the material thickness (mm)
  • c n is high temperature material thickness sensitivity factor
  • Equation 2 a n is -0.60 or more and -0.55 or less, T n is Ac3 or more and 1000 ° C or less, b n is 700 or more and 900 or less, and t is 1 mm or more and 2.6 mm or less , and c n may be 0.7 or more and 0.9 or less.
  • ⁇ n may be 100 s or more and 900 s or less.
  • the heating furnace may include a plurality of sections having different temperature ranges.
  • the ratio of the length of the section in which the blank is multi-stage heated and the length of the section in which the blank is soak-heated in the plurality of sections may satisfy 1:1 to 4:1.
  • the molding start temperature of the blank may be 500 ° C. or more and 700 ° C. or less.
  • the mold cooling time for cooling the molded body in the mold may satisfy Equation 3 below.
  • ⁇ q is the mold cooling time (s)
  • a q is the mold thermal conductivity correction factor
  • P is the pressing force (MPa)
  • b q is the material hardenability correction factor
  • t is the material thickness (mm)
  • c q is the low temperature material thickness sensitivity factor
  • Equation 3 a q is -1.0 or more and -0.2 or less, P is 0.1 MPa or more and 5 MPa or less, b q is 11 or more and 15 or less, and t is 1 mm or more and 2.6 mm or less, , c q may be greater than or equal to 1.00 and less than or equal to 1.05.
  • ⁇ q may be 6s or more and 40s or less.
  • the mold cooling end temperature at which the cooling step ends may be equal to or higher than room temperature and equal to or lower than about 200°C.
  • a hot stamping part having a tensile strength of 1350 MPa or more and less than 2300 MPa is provided.
  • the manufactured hot stamping parts quality can be improved.
  • FIG. 1 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a hot stamping part according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a flow chart showing in detail the heating step of the method of manufacturing a hot stamping part according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a heating furnace having a plurality of sections in a heating step of a method of manufacturing a hot stamping part according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing the behavior of a heated blank being cooled over time.
  • FIG. 5 is a diagram showing a heating time according to a material thickness and a heating time according to a heating temperature.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an air-cooling time according to a material thickness and an air-cooling time according to a heating temperature.
  • FIG. 7 is a view showing the mold cooling time according to the material thickness and the mold cooling time according to the pressing force.
  • FIG. 8 is a diagram showing a process window derived using material thickness, heating time, air cooling time, and mold cooling time as parameters.
  • a and/or B represents the case of A, B, or A and B.
  • at least one of A and B represents the case of A, B, or A and B.
  • the meaning of “extending in a first or second direction” of a wiring includes not only extending in a straight line but also extending in a zigzag or curved line along the first or second direction. .
  • planar means when the subject part is viewed from above
  • cross-sectional view means a cross section of the subject part cut vertically when viewed from the side.
  • this when referring to “overlapping”, this includes “in-plane” and “in-section” overlapping.
  • FIG. 1 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a hot stamping part according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart specifically showing a heating step of the method of manufacturing a hot stamping part according to an embodiment.
  • a method of manufacturing a hot stamping part will be described with reference to FIGS. 1 and 2 .
  • the method of manufacturing a hot stamping part includes a blank input step (S100), a heating step (S200), a transfer step (S300), a forming step (S400), and a cooling step (S500).
  • S100 blank input step
  • S200 heating step
  • S300 transfer step
  • S400 forming step
  • S500 cooling step
  • the blank input step (S100) may be a step of inserting a blank into a heating furnace having a plurality of sections having different temperature rising rate ranges.
  • the blank may be provided in a form in which a plating layer is formed on at least one surface of the base material.
  • the base material may be a steel sheet manufactured by performing a hot rolling process and/or a cold rolling process on a steel slab cast to include a predetermined amount of a predetermined alloy element as a base steel sheet.
  • the base steel sheet may contain carbon (C), silicon (Si), manganese (Mn), phosphorus (P), sulfur (S), iron (Fe), and other unavoidable impurities.
  • the base steel sheet contains 0.01 wt% or more and 0.5 wt% or less of carbon (C), 0.01 wt% or more to 1.00 wt% or less of silicon (Si), 0.3 wt% or more to 2.0 wt% or less of manganese (Mn), and phosphorus (P) It may contain greater than 0 and 0.1% by weight or less, sulfur (S) greater than 0 and 0.1% by weight or less, the balance of iron (Fe) and other unavoidable impurities.
  • the base steel sheet may further include one or more of boron (B), titanium (Ti), niobium (Nb), chromium (Cr), molybdenum (Mo), and nickel (Ni).
  • the base steel sheet contains 0.0001 wt% or more and 0.005 wt% or less of boron (B), 0.01 wt% or more and 0.1 wt% or less of titanium (Ti), 0.01 wt% or more and 0.1 wt% or less of niobium (Nb), and 0.01 wt% of chromium (Cr).
  • % or more and 0.5 wt% or less, 0.01 wt% or more and 0.5 wt% or less of molybdenum (Mo), and 0.01 wt% or more and 1.0 wt% or less of nickel (Ni) may further include one or more components.
  • the manufactured hot stamping part may also include the aforementioned components.
  • Carbon (C) is a major element that determines strength and hardness of steel, and may be added for the purpose of securing tensile strength of steel after a hot stamping (or hot press) process. In addition, carbon may be added for the purpose of securing hardenability characteristics of steel materials. In one embodiment, carbon may be included in an amount of 0.01% by weight or more and 0.5% by weight or less based on the total weight of the base steel sheet. When carbon is included in less than 0.01% by weight based on the total weight of the base steel sheet, it may be difficult to achieve the mechanical strength of the present invention. On the other hand, when carbon is included in an amount of more than 0.5% by weight based on the total weight of the steel sheet, a problem of reducing toughness of steel or controlling brittleness of steel may be caused.
  • Silicon (Si) may act as a ferrite stabilizing element in the base steel sheet. Silicon improves ductility by cleaning ferrite, and can perform a function of improving carbon concentration in austenite by suppressing the formation of low-temperature carbides. Furthermore, silicon may be a key element for hot rolling, cold rolling, hot stamping structure homogenization (perlite, manganese segregation zone control), and fine dispersion of ferrite. In one embodiment, silicon may be included in an amount of 0.01% by weight or more and 1.0% by weight or less based on the total weight of the base steel sheet. When silicon is contained in an amount of less than 0.01% by weight based on the total weight of the base steel sheet, the aforementioned functions may not be sufficiently exhibited. On the other hand, when silicon is included in an amount of more than 1.0% by weight based on the total weight of the base steel sheet, hot rolling and cold rolling loads increase, hot rolled red scales become excessive, and bondability may deteriorate.
  • Manganese (Mn) may be added for the purpose of increasing hardenability and strength during heat treatment.
  • manganese may be included in an amount of 0.3% by weight or more and 2.0% by weight or less based on the total weight of the base steel sheet.
  • manganese is included in an amount of less than 0.3% by weight based on the total weight of the base steel sheet, there may be a high possibility that the material after hot stamping is insufficient (hard phase fraction is insufficient) due to insufficient hardenability.
  • Phosphorus (P) is an element that is easily segregated and may be an element that impairs the toughness of steel.
  • phosphorus (P) may be included in an amount greater than 0 and less than or equal to 0.1% by weight based on the total weight of the base steel sheet.
  • phosphorus is included in the above-described range with respect to the total weight of the steel sheet, deterioration in toughness of the steel can be prevented.
  • phosphorus is included in an amount of more than 0.1% by weight based on the total weight of the base steel sheet, cracks may be caused during the process, and a phosphide iron compound may be formed, thereby reducing the toughness of the steel.
  • S may be an element that inhibits workability and physical properties.
  • sulfur may be included in an amount greater than 0 and 0.1% by weight or less based on the total weight of the base steel sheet.
  • sulfur is included in an amount of more than 0.1% by weight based on the total weight of the base steel sheet, hot workability may be deteriorated, and surface defects such as cracks may occur due to formation of large inclusions.
  • Boron (B) is added for the purpose of securing hardenability and strength of steel by securing a martensitic structure, and may have an effect of grain refinement by increasing austenite grain growth temperature.
  • boron may be included in an amount of 0.0001 wt% or more and 0.005 wt% or less based on the total weight of the base steel sheet. When boron is included in the range described above with respect to the total weight of the steel sheet, it is possible to prevent hard phase grain boundary brittleness and to secure high toughness and bendability.
  • Titanium (Ti) may be added for the purpose of strengthening hardenability and improving the material by forming precipitates after hot stamping heat treatment.
  • titanium forms a precipitate phase such as Ti(C,N) at high temperature, and can effectively contribute to the refinement of austenite grains.
  • titanium may be included in an amount of 0.01 wt% or more and 0.1 wt% or less based on the total weight of the base steel sheet. When titanium is included in the above range with respect to the total weight of the steel sheet, poor performance can be prevented, coarsening of precipitates can be prevented, physical properties of the steel can be easily secured, and cracks occur on the surface of the steel. can be prevented or minimized.
  • Niobium may be added for the purpose of increasing strength and toughness according to a decrease in martensite packet size.
  • niobium may be included in an amount of 0.01 wt% or more and 0.1 wt% or less based on the total weight of the base steel sheet.
  • the crystal grain refinement effect of the steel material is excellent in the hot rolling and cold rolling process, and cracking of the slab and brittle fracture of the product are prevented during steelmaking/playing, , the generation of coarse precipitates in steelmaking can be minimized.
  • Chromium (Cr) may be added for the purpose of improving hardenability and strength of steel.
  • chromium may be included in an amount of 0.01 wt% or more and 0.5 wt% or less based on the total weight of the base steel sheet.
  • chromium is included in the range described above with respect to the total weight of the steel sheet, it is possible to improve hardenability and strength of the steel, and to prevent an increase in production cost and a decrease in toughness of the steel material.
  • Molybdenum (Mo) can contribute to strength improvement by inhibiting coarsening of precipitates and increasing hardenability during hot rolling and hot stamping.
  • Molybdenum (Mo) may be included in an amount of 0.01 wt% or more and 0.5 wt% or less based on the total weight of the base steel sheet. When molybdenum is included in the range described above with respect to the total weight of the base steel sheet, the effect of suppressing coarsening of precipitates and increasing hardenability during hot rolling and hot stamping may be excellent.
  • Nickel (Ni) may be added for the purpose of securing hardenability and strength.
  • nickel is an austenite stabilizing element and can contribute to improving elongation by controlling austenite transformation.
  • nickel may be included in an amount of 0.01 wt% or more and 1.0 wt% or less based on the total weight of the base steel sheet. When nickel is included in an amount of less than 0.01% by weight based on the total weight of the base steel sheet, it may be difficult to properly implement the above effects.
  • nickel is included in an amount of more than 1.0% by weight based on the total weight of the base steel sheet, toughness and cold workability may be deteriorated, and manufacturing cost of the product may increase.
  • the blank input into the heating furnace may be mounted on a roller and then transported along the transport direction.
  • a heating step (S200) may be performed after the blank input step (S100).
  • the heating step (S200) may include a multi-stage heating step (S210) and a soak heating step (S220). Therefore, after the blank input step (S100), a multi-stage heating step (S210) and a soak heating step (S220) may be performed.
  • the multi-stage heating step (S210) and the split heating step (S220) may be steps in which the blank is heated while passing through a plurality of sections provided in the heating furnace.
  • the total temperature of the heating furnace may be 680 ° C to 1000 ° C.
  • the entire temperature of the heating furnace in which the multi-stage heating step (S210) and the soak heating step (S220) is performed may be 680 °C to 1000 °C.
  • the temperature of the heating furnace in which the multi-stage heating step (S210) is performed may be 680°C to Ac3
  • the temperature of the heating furnace in which the split heating step (S220) is performed may be in the range of Ac3 to 1000°C.
  • the blank may be gradually heated while passing through a plurality of sections provided in the heating furnace.
  • the plurality of sections provided in the heating furnace there may be a plurality of sections where the multi-stage heating step (S210) is performed, and each section rises from the inlet of the heating furnace into which the blank is input to the outlet of the heating furnace where the blank is taken out.
  • the temperature is set so that the blank can be heated step by step.
  • a soak heating step (S220) may be performed after the multi-stage heating step (S210).
  • the multi-stage heated blank may be heat-treated while passing through a section of a heating furnace set at a temperature of Ac3 to 1000 ° C.
  • the multi-stage heated blank may be soak heated at a temperature of 830°C to 1000°C.
  • at least one section in which the soak heating step (S220) is performed may be present.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a heating furnace having a plurality of sections in a heating step of a method of manufacturing a hot stamping part according to an embodiment of the present invention.
  • a heating furnace may include a plurality of sections having different temperature ranges. More specifically , the heating furnace includes a first section P 1 having a first temperature range T 1 , a second section P 2 having a second temperature range T 2 , and a third temperature range T 3 ), a third period (P 3 ), a fourth period (P 4 ) having a fourth temperature range (T 4 ), a fifth period (P 5 ) having a fifth temperature range ( T 5 ) , a sixth temperature A sixth section P 6 having a range T 6 and a seventh section P 7 having a seventh temperature range T 7 may be provided.
  • the blank in the multi-stage heating step ( S210 ), may be heated in stages while passing through the first section (P 1 ) to the fourth section (P 4 ) defined in the heating furnace.
  • the soak heating step (S220) the blank heated in multiple stages in the first section (P 1 ) to the fourth section (P 4 ) passes through the fifth section (P 5 ) to the seventh section (P 7 ) and is soak heated. It can be.
  • the first section P 1 to the seventh section P 7 may be sequentially disposed in the heating furnace.
  • the first section (P 1 ) having the first temperature range (T 1 ) is adjacent to the inlet of the heating furnace into which the blank is introduced, and the seventh section (P 7 ) having the seventh temperature range (T 7 ) is the blank It may be adjacent to the outlet of the heating furnace discharged. Accordingly, the first section P 1 having the first temperature range T 1 may be the first section of the heating furnace, and the seventh section P 7 having the seventh temperature range T 7 may be the heating furnace.
  • the fifth section (P 5 ), the sixth section (P 6 ), and the seventh section (P 7 ) may be sections in which multi-stage heating is performed, not sections in which soak heating is performed. .
  • the temperature of a plurality of sections provided in the heating furnace for example, the temperature of the first section (P 1 ) to the seventh section (P 7 ) increases in the direction from the inlet of the heating furnace into which the blank is inserted to the exit of the furnace into which the blank is taken out. can do.
  • the temperatures of the fifth section P 5 , the sixth section P 6 , and the seventh section P 7 may be the same.
  • a temperature difference between two sections adjacent to each other among a plurality of sections provided in the heating furnace may be greater than 0°C and less than 100°C.
  • the temperature difference between the first section P 1 and the second section P 2 may be greater than 0°C and less than 100°C.
  • the first temperature range T 1 of the first section P 1 may be 680°C to 870°C.
  • the second temperature range T 2 of the second section P 2 may be 700°C to 900°C.
  • the third temperature range T 3 of the third section P 3 may be 750°C to 930°C.
  • the fourth temperature range T 4 of the fourth section P 4 may be 800°C to 950°C.
  • the fifth temperature range (T 5 ) of the fifth section (P 5 ) may be Ac3 to 1000°C.
  • the fifth temperature range T 5 of the fifth section P 5 may be 830°C or more and 1000°C or less.
  • the sixth temperature range T 6 of the sixth section P 6 and the seventh temperature range T 7 of the seventh section P 7 are the fifth temperature range T 5 of the fifth section P 5 . ) may be the same as
  • the heating furnace according to an embodiment is illustrated as having seven sections having different temperature ranges, but the present invention is not limited thereto. Five, six, or eight sections having different temperature ranges may be provided in the heating furnace.
  • the blank in the multi-stage heating step (S210), may be heated in stages while passing through a plurality of sections (eg, the first section P 1 to the fourth section P 4 ) defined in the heating furnace. .
  • a soak heating step (S220) may be performed after the multi-stage heating step (S210).
  • the split heating step (S220) may be performed at the last part of a plurality of sections of the heating furnace.
  • the soak heating step (S220) may be performed in the fifth section (P 5 ), the sixth section (P 6 ), and the seventh section (P 7 ) of the heating furnace.
  • the section in which the soak heating step (S220) is performed is divided into a fifth section (P 5 ), a sixth section (P 6 ), and a seventh section (P 7 ).
  • the sixth section (P 6 ) and the seventh section (P 7 ) may have the same temperature range within the heating furnace.
  • the multi-stage heated blank may be soak heated at a temperature of Ac3 to 1,000 °C.
  • the multi-stage heated blank may be soak heated at a temperature of 830° C. to 1,000° C.
  • the heating step (S200) includes a multi-stage heating step (S210) and a split heating step (S220), the temperature of the heating furnace can be set in stages, so that the energy efficiency of the heating furnace can be improved.
  • the furnace may have a length of 20 m to 40 m along the transport path of the blank.
  • the heating furnace may include a plurality of sections having different temperature ranges, and among the plurality of sections, the length of the section in which the blank is heated in multiple stages (D 1 ) and the length of the section in which the blank is crack-heated among the plurality of sections (D 2 )
  • the ratio of may satisfy 1:1 to 4:1.
  • the soak heating section Since (time) is not sufficiently secured, the strength of the hot stamped parts manufactured by the manufacturing process of the hot stamped parts may be non-uniform.
  • the length of the uniform heating section among the plurality of sections provided in the heating furnace may be 20% to 50% of the total length of the heating furnace.
  • a transfer step (S300), a molding step (S400), and a cooling step (S500) may be further performed after the heating step (S200).
  • the transfer step (S300) may be a step of transferring the heated blank from the heating furnace to the mold.
  • the heated blank may be cooled at atmospheric temperature (or room temperature) while being transferred to the mold.
  • the heated blank may be air-cooled during transport. If the heated blank is not air-cooled, the mold entry temperature (eg, molding start temperature) may increase and wrinkles (or bends) may occur on the surface of the manufactured hot stamping part.
  • the mold entry temperature eg, molding start temperature
  • wrinkles or bends
  • the forming step (S400) may be a step of forming a molded body by hot stamping the transferred blank. Specifically, in the molding step (S400), a molded body may be molded by pressing the blank with a mold.
  • the cooling step (S500) may be a step of cooling the molded body. In the cooling step (S500), it may be performed in a mold that presses the blank.
  • FIG. 4 is a view showing the behavior of a heated blank being cooled over time. Specifically, FIG. 4 is a graph showing the cooling behavior of the blank heated through the heating step (S200) after being taken out of the heating furnace and then passing through the transfer step (S300), the forming step (S400), and the cooling step (S500). am.
  • the blank heated through the heating step (S200) may be taken out of the heating furnace, it may be cooled while passing through the transfer step (S300), the forming step (S400), and the cooling step (S500).
  • the heated blank may be cooled at ambient temperature (or room temperature) in the transfer step (S300). Specifically, in the transfer step (S300), after the blank heated through the heating step (S200) is taken out of the heating furnace, it may be cooled at ambient temperature (or room temperature) while being transferred to the mold.
  • forming of the blank cooled at ambient temperature (or room temperature) may be initiated.
  • the temperature at which molding of the blank starts may be referred to as a molding start temperature (T A ). That is, in the transfer step (S300), the blank heated through the heating step (S200) is taken out of the heating furnace and then cooled (or air-cooled) from atmospheric temperature (or room temperature) to the molding start temperature (T A ). .
  • the molding start temperature (T A ) may be 500 °C or more and 700 °C or less.
  • the formability of the blank may deteriorate because the molding start temperature (T A ) is too low, and the manufactured hot stamping part may not have the desired structure and physical properties.
  • the molding start temperature (T A ) is higher than 700° C., wrinkles (or bends) may occur on the surface of the manufactured hot stamping part.
  • the plating layer of the blank may be bonded to the mold. Therefore, when the molding initiation temperature (T A ) is 500° C. or more and 700° C. or less, the formability of the blank can be improved, the manufactured hot-stamped part can have a target structure and physical properties, and the surface of the manufactured hot-stamped part. The occurrence of wrinkles (or bends) may be prevented or minimized.
  • a molded body may be formed by molding the blank transferred to the mold through the transfer step (S300) in the forming step (S400), and the molded body may be cooled in the cooling step (S500). At this time, the cooling step (S500) of cooling the molded body may be performed in the mold.
  • a final product may be formed by cooling the molded body at the same time as molding it into a final part shape in a mold.
  • a cooling channel through which a refrigerant circulates may be provided in the mold. It is possible to quench the molded body by circulating a refrigerant supplied through a cooling channel provided in the mold. At this time, in order to prevent the spring back phenomenon of the plate material and to maintain the desired shape, rapid cooling may be performed while pressurizing the mold in a closed state.
  • the average cooling rate may be cooled to at least 10° C./s or more until the end temperature of martensite.
  • the mold cooling end temperature at which the cooling step (S500) ends may be about room temperature or more and about 200°C or less. If the mold cooling end temperature is lower than room temperature, the productivity of the manufacturing process may decrease. On the other hand, when the mold cooling end temperature exceeds 200° C., the manufactured hot stamping parts are air-cooled at room temperature. At this time, distortion may occur in the hot stamping parts, and it may be difficult to secure a target material. Therefore, when the mold cooling end temperature at which the cooling step (S500) ends satisfies the range of about 200 ° C. or higher than room temperature, productivity of the manufacturing process can be improved, and the manufactured hot stamping parts are air-cooled at room temperature to perform hot stamping. Warping of the part can be prevented or minimized.
  • FIG. 5 is a diagram showing a heating time according to a material thickness and a heating time according to a heating temperature. Specifically, FIG. 5 is a graph illustrating a minimum heating time according to material thickness and a minimum heating time according to heating temperature. 5, the heating temperature means the soak heating temperature of the soak heating step (S220), and the heating time means the total heating time of the heating step (S200).
  • the minimum heating time increases as the heating temperature decreases when the thickness of the material is the same.
  • the minimum heating time increases as the material thickness increases.
  • the heating time eg, total heating time
  • the heating time for heating the blank in the heating step (S200) is excessive, coarsening of austenite grains and deterioration in resistance to hydrogen embrittlement may occur, and weldability may deteriorate due to the thickness of the plating layer. Therefore, it is necessary to adjust the heating time in the heating step (S200).
  • the heating time in the heating step (S200) not only the heating temperature and the thickness of the blank (eg, the thickness of the material), but also heat loss and Various variables such as the components of the blank should be considered.
  • the present inventor derived Equation 1 that can easily control the heating time through excessively repeated experiments.
  • the heating time of the blank in the heating step (S200) may satisfy Equation 1 below.
  • Equation 1 ⁇ n is the heating time (s), a n is the heating furnace heat loss correction factor, T n is the heating temperature (° C.), b n is the Ac3 temperature correction factor, c n is the high-temperature material thickness sensitivity correction factor, t is the material thickness (mm).
  • the material may mean a blank, and the unit s of the heating time may mean seconds.
  • a n is a correction coefficient considering the heat loss of the heating furnace, and may have a value of about -0.60 or more and about -0.55 or less. In this case, a n may have a unit of s / (° C. x mm).
  • b n is a correction coefficient considering the Ac3 temperature difference according to material components, and may have a value of about 700 or more and about 900 or less. In this case, b n may have a unit of s / mm.
  • the thermal conductivity (or heat transfer amount) transmitted inside the material may vary.
  • c n is a correction coefficient considering the difference in thermal conductivity (or heat transfer amount) according to the thickness of the material at high temperature, and may have a value of about 0.7 or more and about 0.9 or less.
  • the high temperature may mean 600°C or higher.
  • high temperature may mean 500°C or higher or 700°C or higher.
  • the heating temperature (T n ) means the soak heating temperature of the soak heating step (S220), and the heating temperature (T n ) may have a value of about Ac3 or more and about 1000 °C or less.
  • the material thickness t may have a value of about 1 mm or more and about 2.6 mm or less.
  • the heating time ( ⁇ n ) according to Equation 1 may be about 100 s or more and about 900 s or less.
  • the heating time ( ⁇ n ) is less than 100 s, sufficient phase transformation may not be achieved in the blank.
  • the heating time ( ⁇ n ) exceeds 900 s, coarsening of austenite grains and deterioration in hydrogen resistance may occur, and weldability may deteriorate due to the thickness of the plating layer.
  • the heating time ( ⁇ n ) satisfies the range of about 100 s or more and about 900 s or less, sufficient phase transformation can be achieved in the blank, the occurrence of austenite grain coarsening can be prevented or minimized, and hydrogen embrittlement resistance can be prevented. and/or deterioration of weldability can be prevented or minimized.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an air-cooling time according to a material thickness and an air-cooling time according to a heating temperature. Specifically, FIG. 6 is a graph illustrating the maximum allowable air-cooling time according to material thickness and the maximum allowable air-cooling time according to heating temperature.
  • a high heating temperature can be understood as a high heating furnace take-out temperature.
  • the maximum allowable air-cooling time increases as the heating temperature decreases in the thickness of the same material.
  • the maximum allowable air-cooling time increases as the thickness of the material increases at the same heating temperature.
  • the heated blank When the heated blank is excessively exposed to room temperature, not only productivity decreases, but also formability may deteriorate due to phase transformation occurring in the blank during air cooling, and it may be difficult to secure a target material.
  • the exposure time of the heated blank to room temperature is short, molding may be initiated at an excessively high temperature, resulting in wrinkles (or bends) in the manufactured hot stamping parts.
  • the plating layer of the blank may be bonded to the mold. Therefore, it is necessary to adjust the air cooling time in the transfer step (S300).
  • the present inventor derived Equation 2 that can easily control the air-cooling time through excessively repeated experiments.
  • the air cooling time of the blank in the transfer step (S300) may satisfy Equation 2 below.
  • Equation 2 ⁇ t is the air cooling time (s), a t is the heating furnace take-out temperature and air temperature correction factor, T n is the heating temperature (°C), b t is the material component correction factor, c n is the high-temperature material thickness sensitivity
  • the correction factor, t is the material thickness (mm).
  • the material may mean a blank, and the unit s of the air cooling time may mean seconds.
  • a t is a correction coefficient considering the temperature taken out of the heated blank and the air temperature, and may have a value of about 0.0160 or more and about 0.0165 or less. In this case, a t may have a unit of s / (° C. x mm).
  • b t is a correction coefficient considering the case where each material has a different component, and may have a value of about -10.0 or more and about 0.5 or less. In this case, b t may have a unit of s / mm.
  • the amount of heat transfer transferred inside the material may vary according to the thickness of the material.
  • c t is a correction coefficient considering the difference in heat transfer amount according to the thickness of the material at high temperature, and may have a value of about 0.7 or more and about 0.9 or less.
  • the high temperature may mean 600°C or higher.
  • high temperature may mean 500°C or higher or 700°C or higher.
  • the heating temperature (T t ) means the soak heating temperature of the soak heating step (S220), and the heating temperature (T t ) may have a value of about Ac3 or more and about 1000°C or less. At this time, the heating temperature (T t ) may mean a temperature taken out of the heating furnace. In addition, the material thickness t may have a value of about 1 mm or more and about 2.6 mm or less.
  • the air-cooling time ( ⁇ t ) according to Equation 2 may be about 5 s or more and about 20 s or less. If the air-cooling time ( ⁇ t ) is less than 5 s, the molding start temperature at which blank molding starts is too high, and blank molding proceeds at a high temperature, and wrinkles (or bends) may occur in the manufactured hot stamping parts, and equipment damage may occur. It may be difficult to implement an air-cooling time ( ⁇ t ) of less than 5 s.
  • the air-cooling time ( ⁇ t ) exceeds 20 s, not only productivity is lowered, but also phase transformation occurs in the blank in the process of transferring the blank, which may reduce the formability of the blank and the manufactured hot stamping part may not meet the target Material may not be available. Therefore, when the air cooling time ( ⁇ t ) satisfies the range of about 5 s or more and about 20 s or less, the formability of the blank and the productivity of the process can be improved, and the manufactured hot stamping part can have a target material. .
  • FIG. 7 is a view showing the mold cooling time according to the material thickness and the mold cooling time according to the pressing force. Specifically, FIG. 7 is a graph illustrating the minimum allowable mold cooling time according to material thickness and the minimum allowable mold cooling time according to pressing force.
  • the minimum allowable mold cooling time decreases as the pressing force increases when the material thickness is the same.
  • the minimum allowable mold cooling time increases as the thickness of the material increases.
  • the mold cooling time in which the molded body is cooled in the cooling step (S500) is short, the mold cooling is terminated at an excessively high temperature, and the manufactured hot stamping parts are air-cooled at room temperature for a long time, and warpage occurs in the manufactured hot stamping parts while being air-cooled. Therefore, it may be difficult to obtain the target size.
  • the mold cooling time for cooling the molded article in the cooling step (S500) is long, productivity may decrease. Therefore, it is necessary to adjust the mold cooling time in the cooling step (S500).
  • the present inventor derived Equation 3 that can easily control the mold cooling time through excessively repeated experiments.
  • the mold cooling time of the molded body in the cooling step (S500) may satisfy Equation 3 below.
  • Equation 3 ⁇ q is the mold cooling time (s), a q is the mold correction factor, P is the pressing force (MPa), b q is the material hardenability correction factor, c q is the low temperature material thickness sensitivity correction factor, t is the material thickness (mm).
  • the material may mean a blank, and the unit s of the mold cooling time may mean seconds.
  • a q is a correction factor considering the thermal conductivity of the mold and the local thermal conductivity generated in the part, and may have a value of about -1.0 or more and about -0.2 or less. In this case, a q may have a unit of s / (MPa x mm).
  • b q is a correction factor considering the Continuous Cooling Transformation (CCT) curve and/or martensitic transformation start temperature of the molded body according to the material component, and may have a value of about 11 or more and about 15 or less. In this case, b q may have a unit of s / mm.
  • C q is a correction coefficient considering the difference in heat transfer amount according to the thickness of the material at low temperature, and may have a value of about 1.00 or more and about 1.05 or less.
  • the low temperature may mean 600 °C or less. However, low temperature may mean 500 ° C or less or 700 ° C or less.
  • the pressing force P may be the minimum pressing force in the mold cooling process.
  • the pressing force P may be the minimum value of the pressing force applied to each part of the blank (eg, flat part, edge part, side wall part, etc.), and the part where the force of the mold does not act vertically (eg, side wall part) It may be the pressure at
  • the pressing force P may have a value of about 0.1 MPa or more.
  • the pressing force (P) may be about 5 MPa or more.
  • the pressing force (P) in Equation 3 may have a value of 5 MPa in order to easily derive the mold cooling time ( ⁇ q ).
  • the material thickness t may have a value of about 1 mm or more and about 2.6 mm or less.
  • the mold cooling time ( ⁇ q ) according to Equation 3 may be about 6 s or more and about 40 s or less. If the mold cooling time ( ⁇ q ) is less than 6 s, the mold cooling may end at a high temperature and may be followed by long air cooling, which may cause distortion of the manufactured hot stamping parts and may not secure the target dimensions. On the other hand, when the mold cooling time ( ⁇ q ) exceeds 40 s, productivity may decrease. Therefore, when the mold cooling time ( ⁇ q ) satisfies the range of about 6 s or more and about 40 s or less, mold cooling is terminated when the temperature of the blank is about room temperature or more and about 200 ° C. or less, and distortion occurs in the manufactured hot stamping part. This can be prevented or minimized and the productivity of the manufacturing process can be improved.
  • FIG. 8 is a diagram showing a process window derived using material thickness, heating time, air cooling time, and mold cooling time as parameters.
  • the process window of FIG. 8 is a graph derived using material thickness, heating time, air cooling time, and mold cooling time as parameters.
  • the method of manufacturing a hot stamping part may include a blank input step (S100), a heating step (S200), a transfer step (S300), a forming step (S400), and a cooling step (S500).
  • S100 blank input step
  • S200 heating step
  • S300 transfer step
  • S400 forming step
  • S500 cooling step
  • the heating time in the heating step (S200) can be easily derived using the above-described Equation 1, and the air-cooling time in the transfer step (S300) can be easily derived using the above-described Equation 2 It can be derived, and the mold cooling time in the cooling step (S500) can be easily derived using Equation 3 described above.
  • the process window may be derived using the heating time, air cooling time, mold cooling time, and material thickness derived through Equations 1, 2, and 3, respectively, as parameters. That is, the process window may be derived using the heating time in the heating step (S200), the air cooling time in the transfer step (S300), the mold cooling time in the cooling step (S500), and the material thickness as parameters.
  • the material thickness may be about 1.0 mm or more and about 2.6 mm or less
  • the heating time may be about 100 s or more and about 900 s or less
  • the air cooling time may be about 5 s or more and about 20 s or less
  • the mold cooling time is about 6 s or more. It may be about 40 s or less.
  • an integrated parameter window for the heating step (S200), the transfer step (S300) and the cooling process (S500) using material thickness, heating time, air cooling time, and mold cooling time as parameters hot
  • a flexible process design can be induced before the stamping process, the quality of manufactured hot stamped parts can be improved, and quality control of manufactured hot stamped parts can be more easily performed.
  • a hot stamped part manufactured through an embodiment of the present invention may have a tensile strength of greater than or equal to about 1350 MPa and less than about 2300 MPa.
  • the hot stamped part produced may have a tensile strength of greater than or equal to about 1350 MPa and less than about 1680 MPa.
  • the manufactured hot stamped part may have a tensile strength of greater than or equal to about 1680 MPa and less than about 2300 MPa.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

본 발명은 가열로 내로 블랭크를 투입하는 단계; 상기 블랭크를 가열하는 단계; 및 상기 가열된 블랭크를 상기 가열로로부터 금형으로 이송하는 단계;를 포함하고, 상기 블랭크를 이송하는 단계에서의 상기 블랭크의 공랭 시간은 수학식 1을 만족하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개시한다.

Description

핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법
본 발명은 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
세계적으로 환경 규제, 및 연비 규제가 강화되면서 보다 가벼운 차량 소재에 대한 필요성이 증가하고 있다. 이에 따라, 초고강력강과 핫 스탬핑 강에 대한 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다.
핫 스탬핑 공정은 일반적으로 가열/성형/냉각/트림으로 이루어지며 공정 중 소재의 상변태 및 미세조직의 변화를 이용할 수 있다. 핫 스탬핑 공정 중 가열 공정은 가열로 내에서 블랭크를 가열시키는 공정이며, 핫 스탬핑 공정 중 냉각 공정은 금형 내에서 핫 스탬핑된 성형체가 냉각되는 공정이다. 또한, 가열 공정을 통해 가열된 블랭크는 가열로로부터 금형으로 유입되는 사이에 상온에 노출되어 공랭될 수 있다.
이와 관련된 기술로서, 대한민국 특허등록공보 제10-2070579호(발명의 명칭: 핫 스탬핑 방법) 등이 있다.
본 발명의 실시예들은 블랭크의 소재, 블랭크의 두께, 가열 온도 등 다양한 파라미터를 고려하여 가열 시간, 공랭 시간, 및 금형 냉각 시간을 제어함으로써, 제조된 핫 스탬핑 부품의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 가열로 내로 블랭크를 투입하는 단계; 상기 블랭크를 가열하는 단계; 및 상기 가열된 블랭크를 상기 가열로로부터 금형으로 이송하는 단계;를 포함하고, 상기 블랭크를 이송하는 단계에서의 상기 블랭크의 공랭 시간은 하기 수학식 1을 만족하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법이 제공된다.
<수학식 1>
Figure PCTKR2022001412-appb-I000001
(이때, λt은 공랭 시간(s), at은 가열로 취출 온도 및 대기 온도 보정계수, Tt은 가열 온도(℃), bt은 소재 성분 보정계수, t는 소재 두께(mm), ct은 고온 소재 두께 민감도 보정계수)
본 실시예에 있어서, 상기 수학식 1에서, 상기 at은 0.0160 이상 0.0165 이하이고, Tt은 Ac3 이상 1000℃ 이하이며, bt은 -10 이상 0.5 이하이고, t는 1mm 이상 2.6mm 이하이며, ct은 0.7 이상 0.9 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 수학식 1에서, λt는 5s 이상 20s 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 블랭크를 이송하는 단계에 있어서, 상기 가열된 블랭크는 상온에서 공랭될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 블랭크를 가열하는 단계는, 상기 블랭크를 단계적으로 가열하는 다단 가열 단계; 및 상기 블랭크를 Ac3 내지 1000℃의 온도로 가열하는 균열 가열 단계;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 블랭크를 가열하는 단계에 있어서, 상기 블랭크의 가열 시간은 하기 수학식 2를 만족할 수 있다.
<수학식 2>
Figure PCTKR2022001412-appb-I000002
(이때, λn은 가열 시간(s), an은 가열로 열손실 보정계수, Tn은 가열 온도(℃), bn은 Ac3 온도 보정계수, t는 소재 두께(mm), cn은 고온 소재 두께 민감도 계수)
본 실시예에 있어서, 상기 수학식 2에서, 상기 an은 -0.60 이상 -0.55 이하이고, Tn은 Ac3 이상 1000℃ 이하이며, bn은 700 이상 900 이하이고, t는 1mm 이상 2.6mm 이하이며, cn은 0.7 이상 0.9 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 수학식 2에서, λn은 100s 이상 900s 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 가열로는 서로 다른 온도 범위를 가지는 복수의 구간을 구비할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 구간에서 상기 블랭크가 다단 가열되는 구간의 길이와 상기 블랭크가 균열 가열되는 구간의 길이의 비는 1:1 내지 4:1을 만족할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 블랭크를 이송하는 단계 이후에, 상기 이송된 블랭크를 상기 금형으로 가압하여 성형체를 성형하는 단계; 및 상기 성형된 성형체를 냉각하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 성형체를 성형하는 단계에서, 상기 블랭크의 성형개시온도는 500℃ 이상 700℃ 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 성형체 냉각 단계에서, 상기 금형 내에서 상기 성형체가 냉각되는 금형 냉각 시간은 하기 수학식 3을 만족할 수 있다.
<수학식 3>
Figure PCTKR2022001412-appb-I000003
(이때, λq은 금형 냉각 시간(s), aq은 금형 열전도 보정계수, P는 가압력(MPa), bq은 소재 경화능 보정계수, t는 소재 두께(mm), cq은 저온 소재 두께 민감도 계수)
본 실시예에 있어서, 상기 수학식 3에서, 상기 aq은 -1.0 이상 -0.2 이하이고, P는 0.1MPa 이상 5MPa 이하이며, bq은 11 이상 15 이하이고, t는 1mm 이상 2.6mm 이하이며, cq은 1.00 이상 1.05 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 수학식 3에서, λq은 6s 이상 40s 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 성형체 냉각 단계에서, 상기 냉각 단계가 종료되는 금형 냉각 종료 온도는 상온 이상 약 200℃ 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 1350 MPa 이상 2300 MPa 미만의 인장강도를 갖는 핫 스탬핑 부품이 제공된다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 블랭크의 소재, 블랭크의 두께, 가열 온도 등 다양한 파라미터를 고려하여 가열 시간, 공랭 시간, 및 금형 냉각 시간을 제어함으로써, 제조된 핫 스탬핑 부품의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 두께, 가열 시간, 공랭 시간, 및 금형 냉각 시간을 매개 변수로 하여 프로세스 윈도우를 도출함으로써, 유연한 공정 설계가 가능하고, 제조된 핫 스탬핑 부품의 품질 관리를 용이하게 할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정된 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법의 가열 단계를 구체적으로 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법의 가열 단계에 있어서, 복수의 구간을 구비한 가열로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 가열된 블랭크가 시간에 따라 냉각되는 거동을 나타낸 도면이다.
도 5는 소재 두께에 따른 가열 시간 및 가열 온도에 따른 가열 시간을 도시한 도면이다.
도 6은 소재 두께에 따른 공랭 시간 및 가열 온도에 따른 공랭 시간을 도시한 도면이다.
도 7은 소재 두께에 따른 금형 냉각 시간 및 가압력에 따른 금형 냉각 시간을 도시한 도면이다.
도 8은 소재 두께, 가열 시간, 공랭 시간 및 금형 냉각 시간을 매개 변수로 하여 도출된 프로세스 윈도우를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예를 들어, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 "A 및/또는 B"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다. 또한, 본 명세서에서 "A 및 B 중 적어도 어느 하나"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다.
이하의 실시예에서, 배선이 "제1 방향 또는 제2 방향으로 연장된다"는 의미는 직선 형상으로 연장되는 것뿐 아니라, 제1 방향 또는 제2 방향을 따라 지그재그 또는 곡선으로 연장되는 것도 포함한다.
이하의 실시예들에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다. 이하의 실시예들에서, "중첩"이라 할 때, 이는 "평면상" 및 "단면상" 중첩을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법의 가열 단계를 구체적으로 도시한 순서도이다. 이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 설명한다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법은 블랭크 투입 단계(S100), 가열 단계(S200), 이송 단계(S300), 성형 단계(S400), 및 냉각 단계(S500)를 포함할 수 있다.
먼저, 블랭크 투입 단계(S100)는 서로 다른 승온 속도 범위를 가지는 복수의 구간을 구비한 가열로 내로 블랭크를 투입하는 단계일 수 있다. 블랭크는 모재의 적어도 일면에 도금층이 형성된 형태로 구비될 수 있다. 모재는 소지 강판으로서 소정의 합금 원소를 소정 함량 포함하도록 주조된 강 슬라브에 대해 열연 공정 및/또는 냉연 공정을 진행하여 제조된 강판일 수 있다.
일 실시예에서, 소지 강판은 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S), 잔부의 철(Fe), 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 예컨대, 소지 강판은 탄소(C) 0.01 중량% 이상 0.5 중량% 이하, 실리콘(Si) 0.01 중량% 이상 내지 1.00 중량% 이하, 망간(Mn) 0.3 중량% 이상 내지 2.0 중량% 이하, 인(P) 0 초과 0.1 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.1 중량% 이하, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
또한, 소지 강판은 보론(B), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 니켈(Ni) 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 소지 강판은 보론(B) 0.0001 중량% 이상 0.005 중량% 이하, 티타늄(Ti) 0.01 중량% 이상 0.1 중량% 이하, 니오븀(Nb) 0.01 중량% 이상 0.1 중량% 이하, 크롬(Cr) 0.01 중량% 이상 0.5 중량% 이하, 몰리브덴(Mo) 0.01 중량% 이상 0.5 중량% 이하, 및 니켈(Ni) 0.01 중량% 이상 1.0 중량% 이하 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 블랭크를 이용하여 핫 스탬핑 부품을 제조하므로 제조된 핫 스탬핑 부품 역시 전술한 성분을 포함할 수 있다.
탄소(C)는 강의 강도, 경도를 결정하는 주요 원소이며, 핫 스탬핑(또는, 열간 프레스) 공정 이후, 강재의 인장강도를 확보하는 목적으로 첨가될 수 있다. 또한, 탄소는 강재의 소입성 특성을 확보하기 위한 목적으로 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 탄소는 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 이상 0.5 중량% 이하 포함될 수 있다. 탄소가 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 미만으로 포함되는 경우, 본 발명의 기계적 강도를 달성하기 어려울 수 있다. 반면에, 탄소가 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.5 중량% 초과로 포함되는 경우, 강재의 인성 저하 문제 또는 강의 취성 제어 문제가 야기될 수 있다.
실리콘(Si)은 소지 강판 내 페라이트 안정화 원소로 작용할 수 있다. 실리콘은 페라이트를 청정하게 해줌으로써 연성을 향상시키며, 저온역 탄화물 형성을 억제함으로써 오스테나이트 내 탄소 농화도를 향상시키는 기능을 수행할 수 있다. 나아가, 실리콘은 열연, 냉연, 핫 스탬핑 조직 균질화(펄라이트, 망간 편석대 제어) 및 페라이트 미세 분산의 핵심 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 실리콘은 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 이상 1.0 중량% 이하 포함될 수 있다. 실리콘이 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 미만으로 포함되는 경우, 전술한 기능을 충분히 발휘하지 못할 수 있다. 반면에, 실리콘이 소지 강판의 전체 중량에 대하여 1.0 중량% 초과로 포함되는 경우, 열연 및 냉연 부하가 증가하며 열연 붉은형 스케일이 과다해지고 접합성이 저하될 수 있다.
망간(Mn)은 열처리 시 소입성 및 강도 증가 목적으로 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 망간은 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.3 중량% 이상 2.0 중량% 이하 포함될 수 있다. 망간이 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.3 중량% 미만으로 포함되는 경우, 소입성 미달로 핫 스탬핑 후 재질이 미달(경질상 분율 미달)할 가능성이 높을 수 있다. 반면에, 망간이 소지 강판의 전체 중량에 대하여 2.0 중량% 초과로 포함되는 경우, 망간 편석 또는 펄라이트 밴드에 의한 연성 및 인성이 저하될 수 있으며, 굽힘 성능 저하의 원인이 되며 불균질 미세조직이 발생할 수 있다.
인(P)은 편석이 잘 되는 원소로 강의 인성을 저해하는 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 인(P)은 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0 초과 0.1 중량% 이하 포함될 수 있다. 인이 소지 강판의 전체 중량에 대하여 전술한 범위로 포함되는 경우 강의 인성 저하를 방지할 수 있다. 반면에, 인이 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.1 중량% 초과로 포함되는 경우, 공정 중 크랙을 유발하고, 인화철 화합물이 형성되어 강의 인성이 저하될 수 있다.
황(S)은 가공성 및 물성을 저해하는 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 황은 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0 초과 0.1 중량% 이하 포함될 수 있다. 황이 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.1 중량% 초과로 포함되는 경우, 열간 가공성이 저하될 수 있고, 거대 개재물 생성에 의해 크랙 등 표면 결함이 발생할 수 있다.
보론(B)은 마르텐사이트 조직을 확보함으로써, 강재의 소입성 및 강도를 확보하는 목적으로 첨가되며, 오스테나이트 결정립 성장 온도 증가로 결정립 미세화 효과를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 보론은 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.0001 중량% 이상 0.005 중량% 이하 포함될 수 있다. 보론이 소지 강판의 전체 중량에 대하여 전술한 범위로 포함되는 경우 경질상 입계 취성 발생을 방지하며, 고인성과 굽힘성을 확보할 수 있다.
티타늄(Ti)은 핫 스탬핑 열처리 후 석출물 형성에 의한 소입성 강화 및 재질 상향 목적으로 첨가될 수 있다. 또한, 티타늄은 고온에서 Ti(C,N) 등의 석출상을 형성하여, 오스테나이트 결정립 미세화에 효과적으로 기여할 수 있다. 일 실시예에서, 티타늄은 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 이상 0.1 중량% 이하 포함될 수 있다. 티타늄이 소지 강판의 전체 중량에 대하여 전술한 범위로 포함되는 경우, 연주 불량이 방지될 수 있고 석출물 조대화가 방지될 수 있으며, 강재의 물성을 용이하게 확보할 수 있고, 강재 표면에 크랙이 발생되는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다.
니오븀(Nb)은 마르텐사이트(Martensite) 패캣 크기(Packet size) 감소에 따른 강도 및 인성 증가를 목적으로 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 니오븀은 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 이상 0.1 중량% 이하 포함될 수 있다. 니오븀이 소지 강판의 전체 중량에 대하여 전술한 범위로 포함되는 경우, 열간 압연 및 냉간 압연 공정에서 강재의 결정립 미세화 효과가 우수하고, 제강/연주시 슬라브의 크랙 발생 및 제품의 취성 파단 발생을 방지하며, 제강성 조대 석출물 생성을 최소화할 수 있다.
크롬(Cr)은 강의 소입성 및 강도를 향상시키는 목적으로 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 크롬은 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 이상 0.5 중량% 이하 포함될 수 있다. 크롬이 소지 강판의 전체 중량에 대하여 전술한 범위로 포함되는 경우, 강의 소입성 및 강도를 향상시키며, 생산비 증가와 강재의 인성 저하를 방지할 수 있다.
몰리브덴(Mo)은 열간 압연 및 핫스탬핑 중 석출물의 조대화 억제 및 소입성 증대를 통해 강도 향상에 기여할 수 있다. 몰리브덴(Mo)은 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 이상 0.5 중량% 이하 포함될 수 있다. 몰리브덴이 소지 강판의 전체 중량에 대하여 전술한 범위로 포함시, 열간압연 및 핫스탬핑 중 석출물의 조대화 억제 및 소입성 증대 효과가 우수할 수 있다.
니켈(Ni)은 소입성 및 강도 확보 목적으로 첨가될 수 있다. 또한, 니켈은 오스테나이트 안정화 원소로 오스테나이트 변태 제어로 연신율 향상에 기여할 수 있다. 일 실시예에서, 니켈은 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 이상 1.0 중량% 이하 포함될 수 있다. 니켈이 소지 강판의 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 미만 포함되는 경우, 상술한 효과를 제대로 구현하기 어려울 수 있다. 니켈이 소지 강판의 전체 중량에 대하여 1.0 중량% 초과 포함되는 경우, 인성이 저하될 수 있고 냉간 가공성이 저하될 수 있으며 제품의 제조 비용이 증가할 수 있다.
일 실시예에서, 블랭크 투입 단계(S100)에서는 가열로 내로 투입된 블랭크가 롤러에 실장된 후 이송 방향을 따라 이송될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 블랭크 투입 단계(S100) 이후에, 가열 단계(S200)가 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 가열 단계(S200)는 다단 가열 단계(S210) 및 균열 가열 단계(S220)를 포함할 수 있다. 따라서, 블랭크 투입 단계(S100) 이후에, 다단 가열 단계(S210)와 균열 가열 단계(S220)가 이루어질 수 있다. 다단 가열 단계(S210) 및 균열 가열 단계(S220)는 블랭크가 가열로 내에 구비된 복수의 구간을 통과하며 가열되는 단계일 수 있다.
일 실시예에서, 가열로 전체 온도는 680℃ 내지 1000℃ 일 수 있다. 구체적으로, 다단 가열 단계(S210) 및 균열 가열 단계(S220)가 수행되는 가열로 전체 온도는 680℃ 내지 1000℃ 일 수 있다. 이때, 다단 가열 단계(S210)가 수행되는 가열로의 온도는 680℃ 내지 Ac3 일 수 있고, 균열 가열 단계(S220)가 수행되는 가열로의 온도는 Ac3 내지 1000℃일 수 있다.
다단 가열 단계(S210)에서는 블랭크가 가열로 내에 구비된 복수의 구간을 통과하며 단계적으로 승온될 수 있다. 가열로 내에 구비된 복수의 구간 중 다단 가열 단계(S210)가 수행되는 구간은 복수 개 존재할 수 있고, 블랭크가 투입되는 가열로의 입구로부터 블랭크가 취출되는 가열로의 출구 방향으로 높아지도록 각 구간별로 온도가 설정되어 블랭크가 단계적으로 승온될 수 있다.
다단 가열 단계(S210) 이후에 균열 가열 단계(S220)가 이루어질 수 있다. 균열 가열 단계(S220)에서는 다단 가열된 블랭크가 Ac3 내지 1000℃의 온도로 설정된 가열로의 구간을 통과하며 열처리될 수 있다. 바람직하게는, 균열 가열 단계(S220)에서는 다단 가열된 블랭크를 830℃ 내지 1000℃의 온도에서 균열 가열할 수 있다. 또한, 가열로 내에 구비된 복수의 구간 중 균열 가열 단계(S220)가 수행되는 구간은 적어도 하나 이상일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법의 가열 단계에 있어서, 복수의 구간을 구비한 가열로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 가열로는 서로 다른 온도 범위를 가지는 복수의 구간을 구비할 수 있다. 보다 구체적으로, 가열로는 제1 온도 범위(T1)를 가지는 제1 구간(P1), 제2 온도 범위(T2)를 가지는 제2 구간(P2), 제3 온도 범위(T3)를 가지는 제3 구간(P3), 제4 온도 범위(T4)를 가지는 제4 구간(P4), 제5 온도 범위(T5)를 가지는 제5 구간(P5), 제6 온도 범위(T6)를 가지는 제6 구간(P6), 및 제7 온도 범위(T7)를 가지는 제7 구간(P7)을 구비할 수 있다.
일 실시예에서, 다단 가열 단계(S210)에서는 블랭크가 가열로 내에 정의된 제1 구간(P1) 내지 제4 구간(P4)을 통과하며 단계적으로 다단 가열될 수 있다. 또한, 균열 가열 단계(S220)에서는 제1 구간(P1) 내지 제4 구간(P4)에서 다단 가열된 블랭크가 제5 구간(P5) 내지 제7 구간(P7)을 통과하며 균열 가열될 수 있다.
제1 구간(P1) 내지 제7 구간(P7)은 차례대로 가열로 내에 배치될 수 있다. 제1 온도 범위(T1)를 가지는 제1 구간(P1)은 블랭크가 투입되는 가열로의 입구와 인접하고, 제7 온도 범위(T7)를 가지는 제7 구간(P7)은 블랭크가 배출되는 가열로의 출구와 인접할 수 있다. 따라서, 제1 온도 범위(T1)를 가지는 제1 구간(P1)이 가열로의 첫 번째 구간일 수 있고, 제7 온도 범위(T7)를 가지는 제7 구간(P7)이 가열로의 마지막 구간일 수 있다. 가열로의 복수의 구간들 중 제5 구간(P5), 제6 구간(P6), 및 제7 구간(P7)은 다단 가열이 수행되는 구간이 아닌 균열 가열이 수행되는 구간일 수 있다.
가열로 내에 구비된 복수의 구간의 온도, 예컨대 제1 구간(P1) 내지 제7 구간(P7)의 온도는 블랭크가 투입되는 가열로의 입구로부터 블랭크가 취출되는 가열로의 출구 방향으로 증가할 수 있다. 다만, 제5 구간(P5), 제6 구간(P6) 및 제7 구간(P7)의 온도는 동일할 수도 있다. 또한, 가열로 내에 구비된 복수의 구간 중 서로 인접한 두 개의 구간들 간의 온도 차는 0℃ 보다 크고 100℃ 이하일 수 있다. 예를 들어, 제1 구간(P1)과 제2 구간(P2)의 온도 차는 0℃ 보다 크고 100℃ 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 구간(P1)의 제1 온도 범위(T1)는 680℃ 내지 870℃일 수 있다. 제2 구간(P2)의 제2 온도 범위(T2)는 700℃ 내지 900℃일 수 있다. 제3 구간(P3)의 제3 온도 범위(T3)는 750℃ 내지 930℃일 수 있다. 제4 구간(P4)의 제4 온도 범위(T4)는 800℃ 내지 950℃일 수 있다. 제5 구간(P5)의 제5 온도 범위(T5)는 Ac3 내지 1000℃일 수 있다. 바람직하게는, 제5 구간(P5)의 제5 온도 범위(T5)는 830℃ 이상 1000℃이하일 수 있다. 제6 구간(P6)의 제6 온도 범위(T6), 및 제7 구간(P7)의 제7 온도 범위(T7)는 제5 구간(P5)의 제5 온도 범위(T5)와 동일할 수 있다.
도 3에서는 일 실시예에 따른 가열로가 서로 다른 온도 범위를 가지는 일곱 개의 구간을 구비한 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 가열로 내에는 서로 다른 온도 범위를 가지는 다섯 개, 여섯 개, 또는 여덟 개 등의 구간이 구비될 수도 있다.
일 실시예에서, 다단 가열 단계(S210)에서는 블랭크가 가열로 내에 정의된 복수의 구간(예컨대, 제1 구간(P1) 내지 제4 구간(P4))을 통과하며 단계적으로 가열될 수 있다.
다단 가열 단계(S210) 이후에 균열 가열 단계(S220)가 이루어질 수 있다. 균열 가열 단계(S220)는 가열로의 복수의 구간 중 마지막 부분에서 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 균열 가열 단계(S220)는 가열로의 제5 구간(P5), 제6 구간(P6), 및 제7 구간(P7)에서 이루어질 수 있다. 가열로 내에 복수의 구간이 구비되는 경우, 하나의 구간의 길이가 길면 상기 구간 내에서 온도 변화가 생기는 등의 문제점이 존재할 수 있다. 따라서, 균열 가열 단계(S220)가 수행되는 구간은 제5 구간(P5), 제6 구간(P6), 및 제7 구간(P7)으로 구분되되, 제5 구간(P5), 제6 구간(P6), 및 상기 제7 구간(P7)은 가열로 내에서 동일한 온도 범위를 가질 수 있다.
균열 가열 단계(S220)에서는 다단 가열된 블랭크가 Ac3 내지 1,000℃의 온도에서 균열 가열될 수 있다. 바람직하게는, 균열 가열 단계(S220)에서는 다단 가열된 블랭크가 830℃ 내지 1,000℃의 온도에서 균열 가열될 수 있다.
일 실시예에서, 가열 단계(S200)가 다단 가열 단계(S210) 및 균열 가열 단계(S220)로 구비됨으로써, 가열로의 온도를 단계적으로 설정할 수 있어 가열로의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 가열로는 블랭크의 이송 경로를 따라 20m 내지 40m의 길이를 가질 수 있다. 가열로는 서로 다른 온도 범위를 가지는 복수의 구간을 구비할 수 있고 복수의 구간 중 블랭크가 다단 가열되는 구간의 길이(D1)와 복수의 구간 중 블랭크가 균열 가열되는 구간의 길이(D2)의 비는 1:1 내지 4:1을 만족할 수 있다. 가열로 내에서 블랭크가 균열 가열되는 구간의 길이가 증가하여 블랭크가 다단 가열되는 구간의 길이(D1)와 블랭크가 균열 가열되는 구간의 길이(D2)의 비가 1:1을 초과할 경우, 균열 가열 구간에서 블랭크 내로 수소 침투량이 증가하여 지연파단이 증가할 수 있다. 반면에, 블랭크가 균열 가열되는 구간의 길이가 감소하여 블랭크가 다단 가열되는 구간의 길이(D1)와 블랭크가 균열 가열되는 구간의 길이(D2)의 비가 4:1 미만인 경우, 균열 가열 구간(시간)이 충분히 확보되지 않아 핫 스탬핑 부품의 제조 공정에 의해 제조된 핫 스탬핑 부품의 강도가 불균일할 수 있다.
일 실시예에서, 가열로 내에 구비된 복수의 구간 중 균일 가열 구간의 길이는 가열로의 총 길이의 20% 내지 50%일 수 있다.
도 1을 참조하면, 가열 단계(S200) 이후에 이송 단계(S300), 성형 단계(S400), 및 냉각 단계(S500)가 더 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 이송 단계(S300)는 가열된 블랭크를 가열로로부터 금형으로 이송하는 단계일 수 있다. 이때, 이송 단계(S300)에서는 가열된 블랭크가 금형으로 이송되면서 대기 온도(또는, 상온)에서 냉각될 수 있다. 가열된 블랭크는 이송 중 공랭될 수 있다. 가열된 블랭크가 공랭되지 않으면 금형 진입 온도(예컨대, 성형개시온도)가 높아져 제조된 핫 스탬핑 부품의 표면에 주름(또는, 굴곡)이 발생할 수 있다. 또한, 냉매를 사용시 후공정(핫 스탬핑)에 영향을 미칠 수 있으므로 이송 중 가열된 블랭크가 공랭되는 것이 바람직할 수 있다.
일 실시예에서, 성형 단계(S400)는 이송된 블랭크를 핫 스탬핑하여 성형체를 성형하는 단계일 수 있다. 구체적으로, 성형 단계(S400)에서는 금형으로 블랭크를 가압하여 성형체를 성형할 수 있다.
일 실시예에서, 냉각 단계(S500)는 성형된 성형체를 냉각하는 단계일 수 있다. 냉각 단계(S500)에서는 블랭크를 가압한 금형 내에서 이루어질 수 있다.
도 4는 가열된 블랭크가 시간에 따라 냉각되는 거동을 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 4는 가열 단계(S200)를 통해 가열된 블랭크가 가열로에서 취출된 후에 이송 단계(S300), 성형 단계(S400), 및 냉각 단계(S500)를 거치는 동안 냉각되는 거동을 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 가열 단계(S200)를 통해 가열된 블랭크가 가열로에서 취출된 후에 이송 단계(S300), 성형 단계(S400), 및 냉각 단계(S500)를 거치는 동안 냉각될 수 있다.
일 실시예에서, 가열된 블랭크는 이송 단계(S300)에서 대기 온도(또는, 상온)에서 냉각될 수 있다. 구체적으로, 이송 단계(S300)에서는 가열 단계(S200)를 통해 가열된 블랭크가 가열로에서 취출된 후, 금형으로 이송되는 동안 대기 온도(또는, 상온)에서 냉각될 수 있다.
이후, 성형 단계(S400)에서 대기 온도(또는, 상온)에서 냉각된 블랭크의 성형이 개시될 수 있다. 이때, 블랭크의 성형이 개시되는 온도를 성형 개시 온도(TA)라고 할 수 있다. 즉, 이송 단계(S300)에서는 가열 단계(S200)를 통해 가열된 블랭크는 가열로에서 취출된 후 대기 온도(또는, 상온)에서 성형 개시 온도(TA)까지 냉각(또는, 공랭)될 수 있다.
일 실시예에서, 성형 개시 온도(TA)는 500℃ 이상 700℃ 이하일 수 있다. 성형 개시 온도(TA)가 500℃ 미만인 경우, 성형 개시 온도(TA)가 너무 낮아 블랭크의 성형성이 저하될 수 있고, 제조된 핫 스탬핑 부품이 목표한 조직과 물성을 갖지 못할 수 있다. 반면에, 성형 개시 온도(TA)가 700℃ 초과인 경우, 제조된 핫 스탬핑 부품의 표면에 주름(또는 굴곡)이 발생할 수 있다. 또한, 블랭크의 도금층이 금형에 소착될 수 있다. 따라서, 성형 개시 온도(TA)가 500℃ 이상 700℃ 이하인 경우 블랭크의 성형성이 향상될 수 있고, 제조된 핫 스탬핑 부품이 목표한 조직과 물성을 가질 수 있으며, 제조된 핫 스탬핑 부품의 표면에 주름(또는, 굴곡)이 발생하는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다.
이후, 일 실시예에서, 성형 단계(S400)에서 이송 단계(S300)를 통해 금형으로 이송된 블랭크를 성형하여 성형체를 형성할 수 있고, 냉각 단계(S500)에서 성형된 성형체를 냉각할 수 있다. 이때, 성형된 성형체를 냉각하는 냉각 단계(S500)는 금형 내에서 이루어질 수 있다.
구체적으로, 금형에서 최종 부품형상으로 성형하는 것과 동시에 성형체를 냉각하여 최종 제품이 형성될 수 있다. 금형에는 내부에 냉매가 순환하는 냉각 채널이 구비될 수 있다. 금형에 구비된 냉각 채널을 통하여 공급되는 냉매에 순환에 의해 성형체를 급랭시킬 수 있게 된다. 이때, 판재의 스프링 백(spring back) 현상을 방지함과 더불어 원하는 형상을 유지하기 위해서는 금형을 닫은 상태에서 가압하면서 급랭을 실시할 수 있다. 성형체를 성형 및 냉각 조작을 함에 있어, 마르텐사이트 종료 온도까지 평균냉각속도를 최소 10℃/s 이상으로 냉각할 수 있다.
일 실시예에서, 냉각 단계(S500)가 종료되는 금형 냉각 종료 온도는 약 상온 이상 약 200℃ 이하일 수 있다. 금형 냉각 종료 온도가 상온 미만인 경우 제조 공정의 생산성이 저하될 수 있다. 반면에, 금형 냉각 종료 온도가 200℃ 초과인 경우, 제조된 핫 스탬핑 부품이 상온에서 공랭되는데, 이때, 핫 스탬핑 부품에 뒤틀림이 발생할 수 있으며, 목표한 재질 확보가 어려울 수 있다. 따라서, 냉각 단계(S500)가 종료되는 금형 냉각 종료 온도가 상온 이상 약 200℃ 이하의 범위를 만족하는 경우, 제조 공정의 생산성을 향상시킬 수 있고, 제조된 핫 스탬핑 부품이 상온에서 공랭되어 핫 스탬핑 부품에 뒤틀림이 발생하는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다.
도 5는 소재 두께에 따른 가열 시간 및 가열 온도에 따른 가열 시간을 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 5는 소재 두께에 따른 최소 가열 시간 및 가열 온도에 따른 최소 가열 시간을 설명하기 위해 도시한 그래프이다. 도 5에서 가열 온도는 균열 가열 단계(S220)의 균열 가열 온도를 의미하고, 가열 시간은 가열 단계(S200)의 전체 가열 시간을 의미한다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 소재 두께가 동일한 경우, 가열 온도가 감소할수록 최소 가열 시간이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 가열 온도가 동일한 경우, 소재 두께가 증가할수록 최소 가열 시간이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
가열 단계(S200)에서 블랭크가 가열되는 가열 시간(예컨대, 전체 가열 시간)이 짧으면 블랭크에서 충분한 상변태가 이루어지지 못할 수 있다. 반면에, 가열 단계(S200)에서 블랭크가 가열되는 가열 시간이 과도하면 오스테나이트 결정립 조대화, 내수소취성 저하가 발생할 뿐만 아니라, 도금층의 두께가 두꺼워져 용접성이 저하될 수 있다. 그러므로, 가열 단계(S200)에서의 가열 시간을 조절할 필요가 있다. 다만, 가열 단계(S200)에서의 가열 시간을 조절하기 위해서는 가열 온도 및 블랭크의 두께(예컨대, 소재의 두께) 뿐만 아니라, 가열로의 밀폐도, 분위기, 열원 등에 의해 발생하는 가열로 내의 열손실 및 블랭크의 성분 등 다양한 변수를 고려해야한다.
이에, 본 발명자는 과도하게 반복된 실험을 거쳐 가열 시간을 용이하게 제어할 수 있는 수학식 1을 도출하였다. 일 실시예에서, 가열 단계(S200)에서의 블랭크의 가열 시간은 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
<수학식 1>
Figure PCTKR2022001412-appb-I000004
수학식 1에서 λn은 가열 시간(s), an은 가열로 열손실 보정계수, Tn은 가열 온도(℃), bn은 Ac3 온도 보정계수, cn은 고온 소재 두께 민감도 보정계수, t는 소재 두께(mm)다. 이때, 소재는 블랭크를 의미할 수 있고, 가열 시간의 단위 s는 초를 의미할 수 있다.
가열로 타입 별로 상이한 열원이 이용되므로 가열로 타입 별로 발생하는 열손실도 다를 수 있다. an은 가열로의 열손실을 고려한 보정계수로서, 약 -0.60 이상 약 -0.55 이하의 값을 가질 수 있다. 이때, an은 s / (℃ x mm) 의 단위를 가질 수 있다.
각 소재의 성분이 상이한 경우, 상변태가 일어나는 온도가 상이할 수 있다. bn은 소재 성분에 따른 Ac3 온도 차이를 고려한 보정계수로서, 약 700 이상 약 900 이하의 값을 가질 수 있다. 이때, bn은 s / mm 의 단위를 가질 수 있다.
소재의 두께에 따라 소재 내부에서 전달되는 열전도율(또는, 열전달량)이 달라질 수 있다. cn은 고온에서 소재의 두께에 따른 열전도율(또는, 열전달량) 차이를 고려한 보정계수로서, 약 0.7 이상 약 0.9 이하의 값을 가질 수 있다. 이때, 고온은 600℃ 이상을 의미할 수 있다. 다만, 고온은 500℃ 이상을 의미하거나, 700℃ 이상을 의미할 수도 있다.
가열 온도(Tn)는 균열 가열 단계(S220)의 균열 가열 온도를 의미하고, 가열 온도(Tn)는 약 Ac3 이상 약 1000℃ 이하의 값을 가질 수 있다. 또한, 소재 두께(t)는 약 1 mm 이상 약 2.6 mm 이하의 값을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 수학식 1에 따른 가열 시간(λn)은 약 100s 이상 약 900s 이하일 수 있다. 가열 시간(λn)이 100s 미만인 경우, 블랭크에서 충분한 상변태가 이루어지지지 않을 수 있다. 반면에, 가열 시간(λn)이 900s 초과인 경우, 오스테나이트 결정립 조대화, 내수소성 저하가 발생할 뿐만 아니라, 도금층의 두께가 두꺼워져 용접성이 저하될 수 있다. 따라서, 가열 시간(λn)이 약 100s 이상 약 900s 이하의 범위를 만족하는 경우, 블랭크에서 충분한 상변태가 이루어질 수 있고, 오스테나이트 결정립 조대화가 발생하는 것이 방지 또는 최소화될 수 있으며, 내수소취성 및/또는 용접성이 저하되는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다.
도 6은 소재 두께에 따른 공랭 시간 및 가열 온도에 따른 공랭 시간을 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 6은 소재 두께에 따른 최대 허용 공랭 시간 및 가열 온도에 따른 최대 허용 공랭 시간을 설명하기 위해 도시한 그래프이다. 도 6에서 가열 온도가 높다는 것은 가열로 취출 온도가 높다는 것으로 이해될 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 동일한 소재의 두께에서 가열 온도가 감소할수록 최대 허용 공랭 시간이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 동일한 가열 온도에서 소재의 두께가 증가할수록 최대 허용 공랭 시간이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
가열된 블랭크가 상온에 과도하게 노출되는 경우, 생산성이 저하될 뿐만 아니라 공랭 중 블랭크에서 상변태가 발생하여 성형성이 저하될 수 있고 목표한 재질 확보가 어려울 수 있다. 반면에, 가열된 블랭크의 상온 노출시간이 짧을 경우, 지나치게 높은 온도에서 성형이 개시되어 제조된 핫 스탬핑 부품에 주름(또는, 굴곡)이 발생할 수 있다. 또한, 블랭크의 도금층이 금형에 소착될 수 있다. 그러므로, 이송 단계(S300)에서의 공랭 시간을 조절할 필요가 있다. 다만, 이송 단계(S300)에서의 공랭 시간을 조절하기 위해서는 가열 온도 및 블랭크의 두께(예컨대, 소재의 두께) 뿐만 아니라, 블랭크의 성분,블랭크의 두께, 도금량 및 표면 방사율에 따른 열전도도, 열전도율 및 열전달량, 및 블랭크의 가열로 취출 온도와 대기 온도 등 다양한 변수를 고려해야 한다.
이에, 본 발명자는 과도하게 반복된 실험을 거쳐 공랭 시간을 용이하게 제어할 수 있는 수학식 2를 도출하였다. 일 실시예에서, 이송 단계(S300)에서의 블랭크의 공랭 시간은 하기 수학식 2를 만족할 수 있다.
<수학식 2>
Figure PCTKR2022001412-appb-I000005
수학식 2에서 λt은 공랭 시간(s), at은 가열로 취출 온도 및 대기 온도 보정계수, Tn은 가열 온도(℃), bt은 소재 성분 보정계수, cn은 고온 소재 두께 민감도 보정계수, t는 소재 두께(mm)다. 이때, 소재는 블랭크를 의미할 수 있고, 공랭 시간의 단위 s는 초를 의미할 수 있다.
at은 가열된 블랭크의 가열로 취출 온도 및 대기 온도를 고려한 보정계수로서, 약 0.0160 이상 약 0.0165 이하의 값을 가질 수 있다. 이때, at은 s / (℃ x mm) 의 단위를 가질 수 있다.
bt은 각 소재가 성분이 상이한 경우를 고려한 보정계수로서, 약 -10.0 이상 약 0.5 이하의 값을 가질 수 있다. 이때, bt은 s / mm 의 단위를 가질 수 있다.
또한, 소재의 두께에 따라 소재 내부에서 전달되는 열전달량이 달라질 수 있다. ct은 고온에서 소재의 두께에 따른 열전달량 차이를 고려한 보정계수로서, 약 0.7 이상 약 0.9 이하의 값을 가질 수 있다. 이때, 고온은 600℃ 이상을 의미할 수 있다. 다만, 고온은 500℃ 이상을 의미하거나, 700℃ 이상을 의미할 수도 있다.
가열 온도(Tt)는 균열 가열 단계(S220)의 균열 가열 온도를 의미하고, 가열 온도(Tt)는 약 Ac3 이상 약 1000℃ 이하의 값을 가질 수 있다. 이때, 가열 온도(Tt)는 가열로 취출 온도를 의미할 수도 있다. 또한, 소재 두께(t)는 약 1 mm 이상 약 2.6 mm 이하의 값을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 수학식 2에 따른 공랭 시간(λt)은 약 5s 이상 약 20s 이하일 수 있다. 공랭 시간(λt)이 5s 미만인 경우 블랭크의 성형이 개시되는 성형개시온도가 지나치게 높아 블랭크의 성형이 높은 온도에서 진행되어 제조된 핫 스탬핑 부품에 주름(또는, 굴곡)이 발생할 수 있고, 설비 상 5s 미만의 공랭 시간(λt)을 구현하기 어려울 수 있다. 반면에, 공랭 시간(λt)이 20s 초과인 경우, 생산성이 저하될 뿐만 아니라 블랭크가 이송되는 과정에서 블랭크에서 상변태가 발생하여 블랭크의 성형성이 저하될 수 있고 제조된 핫 스탬핑 부품이 목표한 재질을 갖지않을 수 있다. 따라서, 공랭 시간(λt)이 약 5s 이상 약 20s 이하의 범위를 만족하는 경우, 블랭크의 성형성 및 공정의 생산성을 향상시킬 수 있고, 제조된 핫 스탬핑 부품이 목표한 재질을 갖도록 할 수 있다.
도 7은 소재 두께에 따른 금형 냉각 시간 및 가압력에 따른 금형 냉각 시간을 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 7은 소재 두께에 따른 최소 허용 금형 냉각 시간 및 가압력에 따른 최소 허용 금형 냉각 시간을 설명하기 위해 도시한 그래프이다.
도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 소재 두께가 동일한 경우, 가압력이 증가할수록 최소 허용 금형 냉각 시간이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 가압력이 동일한 경우, 소재의 두께가 증가할수록 최소 허용 금형 냉각 시간이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
냉각 단계(S500)에서 성형된 성형체가 냉각되는 금형 냉각 시간이 짧으면 지나치게 고온에서 금형 냉각이 종료되어 제조된 핫 스탬핑 부품이 상온에서 긴 시간 동안 공랭되어 공랭되는 동안 제조된 핫 스탬핑 부품에 뒤틀림이 발생하여 목표한 치수 확보가 어려울 수 있다. 반면에, 냉각 단계(S500)에서 성형된 성형체가 냉각되는 금형 냉각 시간이 길면 생산성이 저하될 수 있다. 그러므로, 냉각 단계(S500)에서의 금형 냉각 시간을 조절할 필요가 있다. 다만, 냉각 단계(S500)에서의 냉각 시간을 조절하기 위해서는 금형의 가압력 및 블랭크의 두께(예컨대, 소재의 두께) 뿐만 아니라, 금형의 열전도율, 블랭크의 성분에 따른 냉각 거동, 블랭크 성분에 따른 경화능 등 다양한 변수를 고려해야한다.
이에, 본 발명자는 과도하게 반복된 실험을 거쳐 금형 냉각 시간을 용이하게 제어할 수 있는 수학식 3을 도출하였다. 일 실시예에서, 냉각 단계(S500)에서의 성형체의 금형 냉각 시간은 하기 수학식 3을 만족할 수 있다.
<수학식 3>
Figure PCTKR2022001412-appb-I000006
수학식 3에서 λq은 금형 냉각 시간(s), aq은 금형 보정계수, P는 가압력(MPa), bq은 소재 경화능 보정계수, cq은 저온 소재 두께 민감도 보정계수, t는 소재 두께(mm)다. 이때, 소재는 블랭크를 의미할 수 있고, 금형 냉각 시간의 단위 s는 초를 의미할 수 있다.
금형의 소재 별로 열전도율이 다를 수 있다. 또한, 성형 위치별(평탄부, 에지부, 측벽부 등) 변형량 차이에 따라 동일 부품 내에 발생하는 국부적인 열전도율이 다를 수 있다. aq은 금형의 열전도율 및 부품 내에 발생하는 국부적인 열전도율을 고려한 보정계수로서, 약 -1.0 이상 약 -0.2 이하의 값을 가질 수 있다. 이때, aq은 s / (MPa x mm) 의 단위를 가질 수 있다.
각 소재의 성분이 상이한 경우, 이를 포함하는 성형체의 연속 냉각 변태(Continuous Cooling Transformation, CCT) 곡선이 상이할 수 있고, 마르텐사이트 변태 시작 온도가 상이할 수 있다. bq은 소재 성분에 따른 성형체의 연속 냉각 변태(Continuous Cooling Transformation, CCT) 곡선 및/또는 마르텐사이트 변태 시작 온도를 고려한 보정계수로서, 약 11 이상 약 15 이하의 값을 가질 수 있다. 이때, bq은 s / mm 의 단위를 가질 수 있다.
소재의 두께에 따라 소재 내부에서 전달되는 열전달량이 달라질 수 있다. Cq은 저온에서 소재의 두께에 따른 열전달량 차이를 고려한 보정계수로서, 약 1.00 이상 약 1.05 이하의 값을 가질 수 있다. 이때, 저온은 600℃ 이하를 의미할 수 있다. 다만, 저온은 500℃ 이하를 의미하거나, 700℃ 이하를 의미할 수 있다.
가압력(P)은 금형 냉각 공정에서의 최소 가압력일 수 있다. 구체적으로, 가압력(P)은 블랭크의 부위(예컨대, 평탄부, 에지부, 측벽부 등) 별로 가해지는 가압력 중 최소값일 수 있고, 금형의 힘이 수직으로 작용하지 않는 부분(예컨대, 측벽부)에서의 가압력일 수 있다. 예컨대, 가압력(P)은 약 0.1 MPa 이상의 값을 가질 수 있다. 실제 공정에서 가압력(P)은 약 5 MPa 이상일 수 있다. 다만, 가압력(P)이 5 MPa 이상인 경우에도 금형 냉각 시간(λq)을 용이하기 도출하기 위해 수학식 3에서의 가압력(P)은 5 MPa의 값을 가질 수 있다.
또한, 소재 두께(t)는 약 1 mm 이상 약 2.6 mm 이하의 값을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 수학식 3에 따른 금형 냉각 시간(λq)은 약 6s 이상 약 40s 이하일 수 있다. 금형 냉각 시간(λq)이 6s 미만인 경우, 높은 온도에서 금형 냉각이 종료되어 긴 공랭을 수반할 수 있고 이로 인해 제조된 핫 스탬핑 부품에 뒤틀림이 발생하여 목표한 치수가 확보되지 않을 수 있다. 반면에, 금형 냉각 시간(λq)이 40s 초과인 경우, 생산성이 저하될 수 있다. 따라서, 금형 냉각 시간(λq)이 약 6s 이상 약 40s 이하의 범위를 만족하는 경우, 블랭크의 온도가 약 상온 이상 약 200℃ 이하일 때 금형 냉각이 종료되어 제조된 핫 스탬핑 부품에 뒤틀림이 발생하는 것이 방지 또는 최소화될 수 있고 제조 공정의 생산성이 향상될 수 있다.
도 8은 소재 두께, 가열 시간, 공랭 시간 및 금형 냉각 시간을 매개 변수로 하여 도출된 프로세스 윈도우를 도시한 도면이다. 도 8의 프로세스 윈도우는 소재 두께, 가열 시간, 공랭 시간 및 금형 냉각 시간을 매개 변수로 하여 도출된 그래프이다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법은 블랭크 투입 단계(S100), 가열 단계(S200), 이송 단계(S300), 성형 단계(S400), 및 냉각 단계(S500)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 전술한 수학식 1을 이용하여 가열 단계(S200)에서의 가열 시간을 용이하게 도출할 수 있고, 전술한 수학식 2를 이용하여 이송 단계(S300)에서의 공랭 시간을 용이하게 도출할 수 있으며, 전술한 수학식 3을 이용하여 냉각 단계(S500)에서의 금형 냉각 시간을 용이하게 도출할 수 있다. 또한, 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3을 통해 각각 도출된 가열 시간, 공랭 시간, 및 금형 냉각 시간과 소재 두께를 매개 변수로 하여 프로세스 윈도우가 도출될 수 있다. 즉, 가열 단계(S200)에서의 가열 시간, 이송 단계(S300)에서의 공랭 시간, 냉각 단계(S500)에서의 금형 냉각 시간 및 소재 두께를 매개 변수로 하여 프로세스 윈도우가 도출될 수 있다. 이때, 프로세스 윈도우에서 소재 두께는 약 1.0mm 이상 약 2.6mm 이하일 수 있고, 가열 시간은 약 100s 이상 약 900s 이하일 수 있으며, 공랭 시간은 약 5s 이상 약 20s 이하일 수 있고, 금형 냉각 시간은 약 6s 이상 약 40s 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 소재 두께, 가열 시간, 공랭 시간, 및 금형 냉각 시간을 매개 변수로 하여 가열 단계(S200), 이송 단계(S300) 및 냉각 공정(S500)에 대한 통합형 파라미터 윈도우를 도출함으로써, 핫 스탬핑 공정 전 유연한 공정 설계를 유도할 수 있고, 제조된 핫 스탬핑 부품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 제조된 핫 스탬핑 부품의 품질 관리를 보다 용이하게 할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 일 실시예를 통해 제조된 핫 스탬핑 부품은 약 1350 MPa 이상 약 2300 MPa 미만의 인장강도를 가질 수 있다. 바람직하게는, 제조된 핫 스탬핑 부품은 약 1350 MPa 이상 약 1680 MPa 미만의 인장강도를 가질 수 있다. 또는, 제조된 핫 스탬핑 부품은 약 1680 MPa 이상 약 2300 MPa 미만의 인장강도를 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 가열로 내로 블랭크를 투입하는 단계;
    상기 블랭크를 가열하는 단계; 및
    상기 가열된 블랭크를 상기 가열로로부터 금형으로 이송하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 블랭크를 이송하는 단계에서의 상기 블랭크의 공랭 시간은 하기 수학식 1을 만족하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
    <수학식 1>
    Figure PCTKR2022001412-appb-I000007
    (이때, λt은 공랭 시간(s), at은 가열로 취출 온도 및 대기 온도 보정계수, Tt은 가열 온도(℃), bt은 소재 성분 보정계수, t는 소재 두께(mm), ct은 고온 소재 두께 민감도 보정계수)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수학식 1에서,
    상기 at은 0.0160 이상 0.0165 이하이고, Tt은 Ac3 이상 1000℃ 이하이며, bt은 -10 이상 0.5 이하이고, t는 1mm 이상 2.6mm 이하이며, ct은 0.7 이상 0.9 이하인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수학식 1에서,
    λt는 5s 이상 20s 이하인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 블랭크를 이송하는 단계에 있어서,
    상기 가열된 블랭크는 상온에서 공랭되는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 블랭크를 가열하는 단계는,
    상기 블랭크를 단계적으로 가열하는 다단 가열 단계; 및
    상기 블랭크를 Ac3 내지 1000℃의 온도로 가열하는 균열 가열 단계;
    를 포함하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 블랭크를 가열하는 단계에 있어서,
    상기 블랭크의 가열 시간은 하기 수학식 2를 만족하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
    <수학식 2>
    Figure PCTKR2022001412-appb-I000008
    (이때, λn은 가열 시간(s), an은 가열로 열손실 보정계수, Tn은 가열 온도(℃), bn은 Ac3 온도 보정계수, t는 소재 두께(mm), cn은 고온 소재 두께 민감도 계수)
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수학식 2에서,
    상기 an은 -0.60 이상 -0.55 이하이고, Tn은 Ac3 이상 1000℃ 이하이며, bn은 700 이상 900 이하이고, t는 1mm 이상 2.6mm 이하이며, cn은 0.7 이상 0.9 이하인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수학식 2에서,
    λn은 100s 이상 900s 이하인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 가열로는 서로 다른 온도 범위를 가지는 복수의 구간을 구비하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 구간에서 상기 블랭크가 다단 가열되는 구간의 길이와 상기 블랭크가 균열 가열되는 구간의 길이의 비는 1:1 내지 4:1을 만족하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 블랭크를 이송하는 단계 이후에,
    상기 이송된 블랭크를 상기 금형으로 가압하여 성형체를 성형하는 단계; 및
    상기 성형된 성형체를 냉각하는 단계;
    를 더 포함하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 성형체를 성형하는 단계에서,
    상기 블랭크의 성형개시온도는 500℃ 이상 700℃ 이하인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 성형된 성형체를 냉각하는 단계는,
    상기 금형 내에서 이루어지는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 성형체 냉각 단계에서,
    상기 금형 내에서 상기 성형체가 냉각되는 금형 냉각 시간은 하기 수학식 3을 만족하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
    <수학식 3>
    Figure PCTKR2022001412-appb-I000009
    (이때, λq은 금형 냉각 시간(s), aq은 금형 열전도 보정계수, P는 가압력(MPa), bq은 소재 경화능 보정계수, t는 소재 두께(mm), cq은 저온 소재 두께 민감도 계수)
  15. 제14항에 있어서,
    상기 수학식 3에서,
    상기 aq은 -1.0 이상 -0.2 이하이고, P는 0.1MPa 이상 5MPa 이하이며, bq은 11 이상 15 이하이고, t는 1mm 이상 2.6mm 이하이며, cq은 1.00 이상 1.05 이하인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 수학식 3에서,
    λq은 6s 이상 40s 이하인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 성형체 냉각 단계에서,
    상기 냉각 단계가 종료되는 금형 냉각 종료 온도는 상온 이상 약 200℃ 이하인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 의해 제조된 핫 스탬핑 부품으로서,
    1350 MPa 이상 2300 MPa 미만의 인장강도를 갖는, 핫 스탬핑 부품.
PCT/KR2022/001412 2021-10-29 2022-01-26 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 WO2023075032A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022575419A JP2023551083A (ja) 2021-10-29 2022-01-26 ホットスタンピング部品及びその製造方法
CN202280072634.0A CN118201726A (zh) 2021-10-29 2022-01-26 热冲压部件及其制造方法
US18/076,967 US20230150008A1 (en) 2021-10-29 2022-12-07 Hot stamping component and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0147069 2021-10-29
KR1020210147069A KR102584563B1 (ko) 2021-10-29 2021-10-29 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US18/076,967 Continuation US20230150008A1 (en) 2021-10-29 2022-12-07 Hot stamping component and method of manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023075032A1 true WO2023075032A1 (ko) 2023-05-04

Family

ID=86160050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/001412 WO2023075032A1 (ko) 2021-10-29 2022-01-26 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230150008A1 (ko)
JP (1) JP2023551083A (ko)
KR (4) KR102584563B1 (ko)
CN (1) CN118201726A (ko)
WO (1) WO2023075032A1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090086970A (ko) * 2006-10-30 2009-08-14 아르셀러미탈 프랑스 코팅된 강판, 코팅된 강판의 제조 방법, 코팅된 강판의 사용 방법, 코팅된 강판으로부터 만들어진 스탬핑 블랭크, 코팅된 강판으로부터 만들어진 스탬핑된 생산물, 및 이러한 스탬핑된 생산물을 포함하는 제조 물품
JP2013545890A (ja) * 2010-10-12 2013-12-26 タタ、スティール、アイモイデン、ベスローテン、フェンノートシャップ 鋼ブランクの熱間成形方法及び熱間成形部品
KR102070579B1 (ko) 2018-11-21 2020-01-29 주식회사 성우하이텍 핫 스탬핑 방법
KR20200080721A (ko) * 2018-12-27 2020-07-07 현대제철 주식회사 핫 스탬핑 부품 제조장치 및 이를 이용한 핫 스탬핑 부품 제조방법
KR102240850B1 (ko) * 2020-07-10 2021-04-16 주식회사 포스코 생산성, 용접성 및 성형성이 우수한 열간 프레스 성형 부재의 제조 방법
KR20210080166A (ko) * 2019-12-20 2021-06-30 현대제철 주식회사 핫 스탬핑 부품, 및 이의 제조 방법
KR102345608B1 (ko) * 2020-12-23 2021-12-30 현대제철 주식회사 핫 스탬핑 부품, 및 이의 제조 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101045839B1 (ko) * 2008-10-02 2011-07-01 주식회사 엠에스 오토텍 핫스탬핑용 가열로 장치
KR101313980B1 (ko) * 2011-09-23 2013-10-14 현대하이스코 주식회사 저항 가열을 이용한 국부 이종강도 핫스탬핑 공법 및 이를 위한 저항가열 장치
KR102017103B1 (ko) * 2017-02-17 2019-09-03 주식회사 엠에스 오토텍 핫스탬핑 부품의 제조방법
KR101938092B1 (ko) * 2017-09-26 2019-04-11 현대제철 주식회사 핫 스탬핑 부품의 제조방법 및 이에 의해 제조된 핫 스탬핑 부품
KR101978054B1 (ko) * 2017-09-27 2019-05-13 현대제철 주식회사 핫 스탬핑 부품의 제조방법
KR102213974B1 (ko) * 2019-04-30 2021-02-08 현대제철 주식회사 핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법
KR102289525B1 (ko) * 2020-02-19 2021-08-12 현대제철 주식회사 핫 스탬핑 부품 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 핫 스탬핑 부품
KR102310966B1 (ko) * 2020-09-29 2021-10-08 현대제철 주식회사 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090086970A (ko) * 2006-10-30 2009-08-14 아르셀러미탈 프랑스 코팅된 강판, 코팅된 강판의 제조 방법, 코팅된 강판의 사용 방법, 코팅된 강판으로부터 만들어진 스탬핑 블랭크, 코팅된 강판으로부터 만들어진 스탬핑된 생산물, 및 이러한 스탬핑된 생산물을 포함하는 제조 물품
JP2013545890A (ja) * 2010-10-12 2013-12-26 タタ、スティール、アイモイデン、ベスローテン、フェンノートシャップ 鋼ブランクの熱間成形方法及び熱間成形部品
KR102070579B1 (ko) 2018-11-21 2020-01-29 주식회사 성우하이텍 핫 스탬핑 방법
KR20200080721A (ko) * 2018-12-27 2020-07-07 현대제철 주식회사 핫 스탬핑 부품 제조장치 및 이를 이용한 핫 스탬핑 부품 제조방법
KR20210080166A (ko) * 2019-12-20 2021-06-30 현대제철 주식회사 핫 스탬핑 부품, 및 이의 제조 방법
KR102240850B1 (ko) * 2020-07-10 2021-04-16 주식회사 포스코 생산성, 용접성 및 성형성이 우수한 열간 프레스 성형 부재의 제조 방법
KR102345608B1 (ko) * 2020-12-23 2021-12-30 현대제철 주식회사 핫 스탬핑 부품, 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN118201726A (zh) 2024-06-14
KR102584563B1 (ko) 2023-10-04
JP2023551083A (ja) 2023-12-07
US20230150008A1 (en) 2023-05-18
KR20230132751A (ko) 2023-09-18
KR20230131809A (ko) 2023-09-14
KR20230062115A (ko) 2023-05-09
KR20230132422A (ko) 2023-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017222159A1 (ko) 가공성이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조 방법
WO2014163431A1 (ko) 인장강도가 우수한 고강도 볼트의 제조방법
WO2015099222A1 (ko) 용접성 및 버링성이 우수한 열연강판 및 그 제조방법
WO2020032785A1 (ko) 연질 열처리 시간 단축형 냉간 압조용 선재 및 그 제조 방법
WO2018117700A1 (ko) 고강도 고인성 후강판 및 이의 제조방법
WO2021125577A1 (ko) 핫 스탬핑 부품, 및 이의 제조 방법
WO2023075032A1 (ko) 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법
WO2013154254A1 (ko) 재질 균일성이 우수한 고탄소 열연강판 및 이의 제조방법
WO2016072679A1 (ko) 강도와 충격 인성이 우수한 선재 및 그 제조방법
WO2022139214A1 (ko) 강도 및 내식성이 향상된 마르텐사이트계 스테인리스강 및 이의 제조 방법
WO2022131504A1 (ko) 고온 연화저항성이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강
WO2021125581A1 (ko) 핫 스탬핑 부품, 및 이의 제조 방법
WO2023210911A1 (ko) 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법
WO2024143705A1 (ko) 핫 스탬핑 부품의 제조 방법
WO2023234509A1 (ko) 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법
WO2021125579A1 (ko) 핫 스탬핑용 블랭크, 이의 제조 방법, 핫 스탬핑 부품, 및 이의 제조 방법
KR102551329B1 (ko) 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법
WO2020085687A1 (ko) 클램프용 고강도 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법
WO2023210912A1 (ko) 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법
WO2023234508A1 (ko) 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법
WO2023075035A1 (ko) 핫 스탬핑 부품
WO2024048860A1 (ko) 핫 스탬핑 부품
WO2023075033A1 (ko) 핫 스탬핑 부품
WO2020130614A2 (ko) 구멍확장성이 우수한 고강도 열연강판 및 그 제조방법
WO2018016908A1 (ko) 열연 코일 제조방법 및 열연 코일의 형상 교정 방법

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022575419

Country of ref document: JP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22817055

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022817055

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022817055

Country of ref document: EP

Effective date: 20240529