KR101315491B1 - Manufacturing method of reinforcement for center-pillar of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 보강재(특히, 센터필러용 보강재)의 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 응력이 집중되는 부분을 국부적으로 연화시킴으로서 크랙 발생 및 파단을 억제할 수 있는 차량의 센터필러용 보강재의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a vehicle reinforcing material (particularly, a center filler reinforcing material), and more particularly, to manufacture a reinforcing material for a center filler of a vehicle that can suppress crack generation and fracture by locally softening a portion where stress is concentrated. It is about a method.
높은 인장강도 및 항복 강도를 갖는 초고장력강은, 일반강판을 적용할 경우 보다 차량을 경량화 시킬 수 있고 충돌안전성을 향상시킬 수 있으므로, 차량의 연비 향상을 도모하고 운전자를 보호하기 위해 차체에 부분적으로 적용된다. 특히, 운전자 보호를 위한 안전기준이 전 세계적으로 점차 엄격해지 있는 상황에서 각국의 안전기준을 충족하기 위해서 차체의 샤시분야에 있어서 초고장력강의 사용범위는 증가되고 있다. Ultra high tensile strength steel with high tensile strength and yield strength can make the vehicle lighter and improve crash safety than ordinary steel sheets, so it is partially applied to the vehicle body to improve fuel efficiency and protect the driver. do. In particular, as safety standards for driver protection are becoming increasingly strict throughout the world, the use range of high tensile steel in the chassis of the body is increasing to meet the safety standards of each country.
상기 초고장력강은 차량 내부의 좌석 공간이 다양한 외부 충격에서도 무너져 들어오는 것을 최대한 방지하도록 다양한 부분에서 사용된다. 차체 제작에 있어 상기 초고장력강의 적용은 예를들면, 차체의 프런트 필러(A필러), 센터필러(B필러), 사이드 및 프런트 루프레일, 도어빔, 플로워 터널, 크로스맴버 등의 전체 또는 일부분의 재질이 초고장력강으로 구성되도록 제작되거나 초고장력강으로 제조된 보강제를 차체에 추가적으로 결합시킴으로서 이뤄진다.The ultra high tensile steel is used in various parts to prevent the seat space inside the vehicle from falling apart even under various external shocks. The application of the ultra high tensile steel in the production of the body, for example, the front pillar (A pillar), the center pillar (B pillar), side and front roof rails, door beams, floor tunnels, cross members, etc. This is achieved by additionally joining a reinforcement made of ultra high tensile steel to the vehicle body.
차체에 사용되는 초고장력강은 일반적으로 보론강(Boron steel)을 핫스탬핑(Hot stamping) 공법으로 가공하여 제조된다. Ultra high tensile strength steel used in the body is generally manufactured by processing the hot stamping method of boron steel (Boron steel).
핫스탬핑 공법은 소입성(燒入性, quality of quenching)이 우수한 보론강을 블랭크 상태(열처리 및 프레스 가공을 위해 보론강을 소정의 크기로 절단한 상태)에서 (변태점 이상의) 고열로 가열하여 연성(ductility)을 부여한 후 냉각 채널이 삽입된 금형을 통해 프레스 성형하는 기술로서, 프레스 성형 후 금형 내에서 블랭크를 신속히 급속 냉각 시킴으로서 인장강도를 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The hot stamping method is ductile by heating boron steel with excellent quality of quenching to a high temperature (above transformation point) in a blank state (the boron steel is cut to a predetermined size for heat treatment and press work). As a technique of press molding through a mold in which a cooling channel is inserted after imparting (ductility), there is an advantage in that the tensile strength can be further improved by rapidly cooling the blank in the mold after press molding.
차량의 센터필러용 보강재를 상기의 핫스탬핑 공법으로 제조하는 방법은 도 1 에 도시된 바와 같다. 도시된 바와 같이, 성형을 위해 소정의 크기 및 모양을 갖도록 절단된 블랭크는 보론강으로 제조되며 가열로(1)를 통과하며 900 내지 1000 ℃ 까지 가열된다. 가열된 블랭크는 성형기(2)의 금형 내부에서 가압되어 센터필러용 보강재의 모양이 나타나도록 성형되며 냉각 채널을 통해 금형에서 급속 냉각된다. The method for manufacturing the reinforcing material for the center pillar of the vehicle by the hot stamping method is as shown in FIG. As shown, the blank cut to have a predetermined size and shape for forming is made of boron steel and is passed through the
이와 같이 급속 냉각된 블랭크는 1400MPa 이상의 인장강도를 가지므로, 성형기에서 취출된 후 레이져 절단을 통해 센터필러용 보강재로 사용되는 부분만 남도록 트리밍(trimming) 가공되는 방식으로 생산된다.
Since the blank cooled as described above has a tensile strength of 1400 MPa or more, it is produced in a trimming process so that only the part used as a reinforcement for the center pillar is removed by laser cutting after being taken out of the molding machine.
전술한 바와 같이, 종래의 핫스탬핑 공법을 통해 가공된 차량의 필러용 보강재는 1470MPa 이상의 높은 인장강도(Tensile strength)를 가지는 반면 연신율(elongation)은 대략 6 내지 8% 정도로 낮게 형성된다.As described above, the filler reinforcement of a vehicle processed by the conventional hot stamping method has a high tensile strength of 1470 MPa or more, while the elongation is formed to be about 6 to 8% low.
이와 같이 상대적으로 낮은 연신율로 인해 차량에 측면 충돌이 발생 했을 때 용접부분에서 크랙(crack)이 시작되는 취성파단 문제가 발생할 수 있었고, 이는 승객의 안전을 위협하는 요소가 될 가능성이 있다.This relatively low elongation could cause brittle fracture problems in which the cracks start in the weld zone when a side collision occurs in the vehicle, which may pose a threat to passenger safety.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 차체와 결합되거나 맞닿는 지점을 국부적으로 연화(軟化)시켜(연신율을 증대시켜) 크랙 발생에 따른 취성파단을 억제할 수 있는 차량의 센터필러용 보강재의 제조방법을 제공하는 것에 주목적이 있다.
Accordingly, the present invention is to reinforce the center filler of the vehicle which can suppress brittle fracture due to cracks by locally softening (increasing the elongation) to the point of contact or contact with the vehicle body in order to solve the above problems. It is a main object to provide a method for producing.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량의 센터필러용 보강재의 제조방법에 있어서, 판 모양의 블랭크를 변태점(Transformation Temperature) 이상의 온도로 가열하여 오스테나이트화(Austenitizing)시키는 단계;와 가열된 블랭크를 센터필러용 보강재의 형상이 나타나도록 성형하고 냉각하는 단계;와 냉각된 상기 블랭크를 국부적(局部的)으로 가열하여 부분적으로 연화시키는 단계; 및 상기 블랭크에서 센터필러용 보강재가 절단되어 분리되도록 연화된 지점을 트리밍하는 단계;를 포함한다.The present invention for achieving the above object, in the manufacturing method of the reinforcement for the center pillar of the vehicle, heating the plate-shaped blank to a temperature above the transformation point (Transformation Temperature) austenitizing (Austenitizing); and heating Molding and cooling the blanks so that the shape of the center filler reinforcement appears, and partially heating the cooled blanks locally; And trimming the softened point so that the center filler reinforcement is cut and separated from the blank.
본 발명에 따른 블랭크의 재질은 보론강이며, 연화를 위한 국부적인 가열은 블랭크 표면에 다이오드 레이저를 조사(照射)하여 이뤄진다.The material of the blank according to the invention is boron steel, and the local heating for softening is achieved by irradiating a diode laser on the blank surface.
상기 블랭크는 가열로 내에서 900 내지 1000 ℃ 까지 가열되어 오스테나이트화되고, 상기 다이오드 레이저의 조사는 블랭크를 국부적으로 600 내지 850 ℃ 까지 가열시키는 것을 특징으로 한다.The blank is heated to 900 to 1000 ° C. in the furnace to austenite, and the irradiation of the diode laser is characterized in that the blank is locally heated to 600 to 850 ° C.
상기 센터필러용 보강재는 표면에서 돌출된 면이 형성된 판 모양으로서 볼팅체결용 홀이 타공되고, 상기 센터필러용 보강재는 절단용 커터와 타공용 펀치가 내장된 프레스장치로 블랭크를 트리밍하여(절삭 및 펀칭 가공하여) 분리되되, 상기 다이오드 레이저는 커터와 펀치가 가압되는 지점에 조사된다.The reinforcing material for the center pillar is a plate shape with a surface protruding from the surface, the bolting fastening hole is perforated, and the reinforcing material for the center pillar is trimmed by a blanking device with a cutting device and a punch for embedding a punch for cutting (cutting and Punching process), the diode laser is irradiated at the point where the cutter and punch are pressed.
그리고, 상기 센터필러용 보강재는 충격 발생시 변형이 유도되도록 일측에 형성된 응력집중구역에 다이오드 레이저가 추가적으로 조사된다.
In addition, the center filler reinforcement is further irradiated with a diode laser in the stress concentration zone formed on one side so that deformation is induced when an impact occurs.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 차체와 맞닿는 용접부위 및 볼팅 체결부위를 국부적으로 연화시킴으로서 센터필러용 보강재의 크랙발생을 방지하여 취성 파단 문제를 해소할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the softening of the welded portion and the bolted fastening portion in contact with the vehicle body can prevent cracking of the reinforcing material for the center pillar, thereby eliminating the brittle fracture problem.
그리고, 외부 충격 발생시 응력이 집중되는 응력집중부를 추가적으로 연화시켜 센터필러용 보강재의 (예측 가능한 범위 내에서 제한된) 변형을 유도함으로서 충돌 에너지를 추가적으로 흡수할 수 있는 효과가 있다. In addition, by additionally softening the stress concentration portion where stress is concentrated when an external impact occurs, an impact energy may be additionally absorbed by inducing deformation (limited within a predictable range) of the center filler reinforcement.
본 발명에서는 다이오드 레이저를 통해 블랭크를 국부적으로 연화시킴으로서 미리 정해진 부분에만 보다 정밀하게 연화시킬 수 있는 효과가 있다. 상기 다이오드 레이저를 통한 열처리는 다이오드 레이저의 자체 퀸칭(Quenching) 효과에 따라 추가적인 냉각 장치를 필요로 하지 않는 장점이 있다.
In the present invention, by softening the blank locally through a diode laser, it is possible to soften only a predetermined portion more precisely. The heat treatment through the diode laser has an advantage of not requiring an additional cooling device according to the self-quenching effect of the diode laser.
도 1 은 차량의 센터필러용 보강재를 생산하기 위한 종래의 핫스탬핑 공정을 도시한 도면,
도 2 은 본 발명의 바람직한 방법에 따라 차량의 센터필러용 보강재를 생산하는 공정을 도시한 도면,
도 3 은 본 발명에 따라 다이오드 레이저의 조사를 통해 센터필러용 보강재를 국부적으로 연화시키는 모습을 도시한 도면 및 센터필러용 보강재의 확대도,
도 4 는 다이오드 레이저의 조사를 통한 열처리 전후의 표면 상태를 도시한 도면,
도 5 는 본 발명에 따른 성형기에서 블랭크가 트리밍되는 모습을 도시한 도면,
도 6 은 본 발명에 따른 방법과 종래의 방법으로 각각 제조된 센터필러용 보강재들에 외부 충격이 발생했을 때 변형되는 모습을 비교하여 도시한 도면. 1 is a view showing a conventional hot stamping process for producing a reinforcement for the center pillar of the vehicle,
2 is a view showing a process for producing a reinforcement for the center pillar of the vehicle according to a preferred method of the present invention,
3 is a view showing the state of softening the center filler reinforcement locally by irradiation of a diode laser according to the present invention and an enlarged view of the center filler reinforcement,
4 is a view showing a surface state before and after heat treatment through irradiation of a diode laser;
5 is a view showing a state in which the blank is trimmed in the molding machine according to the invention,
Figure 6 is a view showing a comparison of the appearance when deformed when an external impact occurs in the reinforcement for the center filler each manufactured by the method according to the present invention and the conventional method.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 보강재의 제조방법을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a vehicle reinforcement according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the drawings in more detail.
도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량의 센터필러용 보강재의 제조방법은 성형기(2) 내에서 성형 가능하도록 보론강을 소정의 크기로 절단한 블랭크(blank)를 가열로(1)를 통해 가열한 후, 냉각 채널이 장착된 성형기(2)를 통해 성형 및 냉각 한 다음, 블랭크(10) 취출 후 레이저를 통한 국부적인 열처리를 하고 블랭크(10)에서 스크랩(scrap)을 트리밍하여 (센터필러용) 보강재를 생산해 내는 것을 특징으로 한다. As shown in FIG. 2, in the method of manufacturing a reinforcing material for a center pillar of the vehicle of the present invention, a blank obtained by cutting a boron steel into a predetermined size so as to be moldable in a molding machine 2 is used to heat the
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 보강재는 차체의 센터필러에 장착되는 (또는 센터필러를 구성하는) 센터필러용 보강재로서, 표면에서 돌출된 면이 형성된 판 모양으로서 볼팅체결용 홀이 타공된 모양을 갖는다(도 1 참조).In addition, the reinforcement of the vehicle according to an embodiment of the present invention is a reinforcement for the center pillar (or constituting the center pillar) mounted on the center pillar of the vehicle body, the hole for the bolting fastening as a plate shape with a surface protruding from the surface Have a modified shape (see FIG. 1).
본 발명에 따른 제조방법에서, 가열로(1)에서 판 모양으로 절단된 블랭크(10)는 변태점 이상의 온도 가령 900 내지 1000 ℃ 까지 가열되어 오스테나이트화된다. 본 발명의 가열로는 고주파로, 전기로, 가스로 등으로 실시될 수 있다.In the manufacturing method according to the present invention, the blank 10 cut into a plate shape in the
오스테나이트화된 블랭크(10)는 성형기(2)로 이송되어 센터필러용 보강재의 형상이 나타나도록 프레싱(pressing)되고 냉각 채널을 통해 냉각이 이뤄진다. 이때, 블랭크(10)는 초당 30℃ 이상으로 급속 냉각되며, 이와 같은 급냉과정을 통해 블랭크(10)는 1400 MPa 이상(더 상세하게는 1470 MPa 이상)의 인장강도를 갖게 된다.The austenitized blank 10 is conveyed to the molding machine 2 and pressed to reveal the shape of the center filler reinforcement and cooled through the cooling channel. In this case, the blank 10 is rapidly cooled to 30 ° C. or more per second, and through this quenching process, the blank 10 has a tensile strength of 1400 MPa or more (more specifically, 1470 MPa or more).
상기와 같은 성형을 통해서, 상기 블랭크(10)는 최종 생산품로 사용될 부분(제품)과 버릴 부분(스크랩)으로 구분된다. 상기와 같이 핫스탬핑 공법으로 성형된 블랭크(10)는 높은 인장강도가 형성되어 스크랩(10b)과 제품(10a)의 커팅이 어려우므로 본 발명에서는 제품(10a)과 스크랩(10b)의 사이에서 절단해야될 경계위치를 국부적으로 연화시킨다.Through the molding as described above, the blank 10 is divided into a part (product) to be used as a final product and a part to be discarded (scrap). Since the blank 10 formed by the hot stamping method as described above has a high tensile strength, and thus it is difficult to cut the
블랭크(10)의 연화는 도 3 에 도시된 바와 같이 레이저발생기(20)에서 생성된 다이오드 레이저를 블랭크(10) 표면에 조사시켜 이뤄진다. 상기 다이오드 레이저의 조사를 통해서 제품(10a)과 스트랩(10b) 사이의 (절단되어야 할) 경계위치는 600 내지 850 ℃ 까지 가열된 후 냉각된다. Softening of the blank 10 is achieved by irradiating the surface of the blank 10 with a diode laser generated in the
상기 다이오드 레이저의 조사를 통한 가열은 자체 퀸칭 효과가 있어 별도의 냉각 장치는 필요가 없으며, 냉각속도는 초당 50 내지 100 ℃ 범위에서 이뤄지도록 레이저의 출력 및 외부 온도 등은 제어된다.Heating through the irradiation of the diode laser has a self-quenching effect does not require a separate cooling device, the output of the laser and the outside temperature is controlled so that the cooling rate is in the range of 50 to 100 ℃ per second.
그리고, 볼트체결을 위해 타공되어야 할 부분과 차량 충돌 발생 시 응력이 집중되는 하단 일부분(응력집중구역)에도 추가적으로 다이오드 레이저가 조사된다.In addition, a diode laser is additionally irradiated to a portion to be punched for bolting and a lower portion (stress concentration area) where stress is concentrated when a vehicle crash occurs.
상기 다이오드 레이저는 블랭크(10)에서 제품(10a)과 스크랩(10b) 사이의 트림될 부분 'A'와 홀이 타공될 부분'B'의 인장강도를 1470Mpa 에서 780Mpa 까지 떨어뜨리며, 제품(10a)의 일측에 형성되는 응력집중구역 'C'는 인장강도를 1470Mpa 에서 650Mpa 까지 떨어뜨리도록 블랭크(10)를 연화시킨다. The diode laser drops the tensile strength of the portion 'A' to be trimmed and the portion 'B' to be drilled in the blank 10 between the
도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 다이오드 레이저의 조사를 통해서 블랭크(10)의 조직은 마르텐사이트 단상조직에서 페라이트, 베이나이트 및 마르텐사이트 혼합조직으로 변화된다.As shown in FIG. 4, the tissue of the blank 10 is changed from martensite single phase tissue to ferrite, bainite and martensite mixed tissue through irradiation of the diode laser.
따라서, 'A' 구역의 연화에 따라 결정체의 재결정이 일어나는 온도 이하에서 트리밍프레스(trimming press)가 가능해지며 (차체 용접시) 용접부의 취성 파단을 억제할 수 있다. Accordingly, the softening of the 'A' zone enables trimming press below the temperature at which recrystallization of crystals occurs and suppresses brittle fracture of the weld (when welding the body).
그리고, 'B' 구역의 연화에 따라서 볼팅 체결시 크랙발생을 억제할 수 있으며, 'C' 구역의 연화에 따라 차체 충돌 발생시 변형을 유도하여 충격의 흡수량을 증대 시킬 수 있다. In addition, the softening of the 'B' zone can suppress the occurrence of cracking when bolting, and the softening of the 'C' zone can induce deformation during the collision of the vehicle body, thereby increasing the absorbed shock.
상기와 같이 국부적으로 연화된 블랭크(10)는 절단용 커터(31a)와 타공용 펀치(31b)가 내장된 프레스장치(30)로 이송되어 트리밍된다. 상기 프레스장치(30)의 금형(31) 내에서 절단용 커터(31a)에 의해 'A' 부분이 가압되어 제품(10a)에서 스크랩(10b)이 커팅되며, 'B' 부분은 펀치(31b)에 의해 홀이 타공된다. 이와 같은 트리밍이 완료된 후 금형(31)이 개방되면 제품(10a)만 취출된다.The locally softened blank 10 as described above is transferred to the
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법으로 제조된 센터필러용 보강재는 도 6 에 도시된 바와 같이 종래의 방법으로 제조된 센터필러용 보강재와 비교하여, 외부 충격발생시 응력집중구역의 변형에 따라 에너지를 더 효율적으로 흡수하여 승객의 상해 가능성을 낮출 수 있는 효과가 있다.The center filler reinforcement manufactured by the method according to the preferred embodiment of the present invention is compared to the center filler reinforcement manufactured by the conventional method as shown in Figure 6, the energy in accordance with the deformation of the stress concentration zone in the event of external impact It is effective in absorbing more efficiently and lowering the possibility of passenger injury.
이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
As described above, the embodiments disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples in order to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
1 : 가열로
2 : 성형기
10 : 블랭크
10a : 센터필러용 보강재로 생산된 제품
10b : 스크랩
20 : 레이저발생기
30 : 프레스장치1: heating furnace
2: molding machine
10 blank
10a: Product produced by reinforcement for center pillar
10b: scrap
20: laser generator
30: press device
Claims (5)
판 모양의 블랭크를 변태점 이상의 온도로 가열하여 오스테나이트화시키는 단계;와
가열된 블랭크를 센터필러용 보강재의 형상이 나타나도록 성형하고 냉각하는 단계;와
냉각된 상기 블랭크를 국부적으로 가열하여 부분적으로 연화시키는 단계; 및
상기 블랭크에서 센터필러용 보강재가 절단되어 분리되도록 연화된 지점을 트리밍하는 단계;를 포함하여 구성되고,
상기 블랭크의 연화를 위한 국부적인 가열은 블랭크 표면에 다이오드 레이저를 조사하여 이뤄지는 것을 특징으로 하는 차량의 센터필러용 보강재의 제조방법.
In the manufacturing method of the reinforcing material for the center pillar of the vehicle,
Heating the plate-shaped blank to a temperature above the transformation point to austenitize; and
Molding and cooling the heated blank so that the shape of the reinforcing material for the center pillar appears; and
Locally heating the cooled blank to partially soften it; And
And trimming the softened point so that the center filler reinforcement is cut and separated from the blank.
Local heating for softening of the blank is a method of manufacturing a reinforcement for a center pillar of a vehicle, characterized in that is made by irradiating a diode laser on the blank surface.
The method of manufacturing a reinforcement for a center pillar of a vehicle according to claim 1, wherein the blank is made of boron steel.
상기 다이오드 레이저의 조사는 블랭크를 국부적으로 600 내지 850 ℃ 까지 가열시키는 것을 특징으로 하는 차량의 센터필러용 보강재의 제조방법.
The method of claim 2, wherein the blank is austenitized by heating to 900 to 1000 ℃ in a heating furnace,
Irradiation of the diode laser is a method of manufacturing a reinforcing material for a center pillar of a vehicle, characterized in that for heating the blank locally to 600 to 850 ℃.
According to any one of claims 1 to 3, wherein the reinforcing material for the center filler is separated by trimming the blank with a press device in which a cutting cutter and a punch for punching are built in, wherein the diode laser is pressed with the cutter and the punch. Method for producing a reinforcement for the center pillar of the vehicle, characterized in that irradiated to the point.
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