KR101382182B1 - Heating device of hot stamping panel - Google Patents

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Abstract

핫 스탬핑 소재의 가열장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 핫 스탬핑 소재의 가열장치는 열가공이 필요한 소재와 열가공이 필요하지 않은 소재를 이종 접합하여 열가공하도록, 피가공 강판 소재가 올려지는 하형을 좌우 한 쌍으로 형성하고, 액추에이터의 작동에 의하여 상기 피가공 강판 소재를 적정 압력으로 가압하여 주는 상형을 좌우 한 쌍으로 형성하며, 상기 하형 및 상형을 형성하는 일측 하형 및 상형부재 접촉부에 히터를 배치한다.  A heating device of hot stamping material is disclosed. The heating device of a hot stamping material according to an embodiment of the present invention is formed in a pair of left and right lower molds on which a steel sheet to be processed is raised so as to heat-process by heterogeneously joining a material that requires heat processing and a material that does not need heat processing. And, by the operation of the actuator to form a pair of left and right upper mold for pressing the workpiece steel plate to the appropriate pressure, the heater is disposed on one side lower mold and upper mold member contact forming the lower mold and the upper mold.

Description

핫 스탬핑 소재의 가열장치{HEATING DEVICE OF HOT STAMPING PANEL}Heater of hot stamping material {HEATING DEVICE OF HOT STAMPING PANEL}

본 발명은 핫 스탬핑 가열장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보론강과 연강이 이종 접합된 판재에서 보론강 부분만을 열처리하여 마르텐사이트로 변태시킬 수 있도록 한 핫 스탬핑 가열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hot stamping heating apparatus, and more particularly, to a hot stamping heating apparatus which allows the boron steel and the mild steel to be transformed into martensite by heat-treating only the boron steel portion in a heterojunction.

일반적으로 자동차의 범퍼 빔류를 포함하는 자체는 스틸(Steel)계 강판 소재를 프레스 가공하여 구성하며, 이들 강판 소재의 강성의 차량의 안정성에 지대한 영향을 미치게 된다.In general, including the bumper beams of the vehicle itself is formed by pressing the steel (Steel) -based steel sheet material, and the steel sheet material will have a great influence on the stability of the vehicle.

이에 따라 최근에는 강판 소재의 강성과 경량화를 동시에 만족시키기 위하여 도 1에서 도시한 바와 같이, 보론 강판(111)을 이용한 열간 프레스 성형 기술인 핫 스탬핑(hot stamping) 기술이 활발하게 연구되고 있다. Accordingly, in order to satisfy both rigidity and light weight of the steel sheet material at the same time, as shown in FIG. 1, a hot stamping technique, which is a hot press forming technique using the boron steel sheet 111, has been actively studied.

즉, 핫 스탬핑(hot stamping) 기술은 보론 강판(111)을 적정온도(약 900℃)로 가열하여 프레스 금형(113) 내에서 프레스 성형으로 한번에 성형한 후, 급속 냉각하여 고강도 부품(115)을 제조하는 성형기술이다. That is, the hot stamping technique is to heat the boron steel sheet 111 to an appropriate temperature (about 900 ℃) by molding in a press molding in a press die 113 at a time, and then rapidly cooled to form a high-strength component 115 It is a molding technology to manufacture.

여기에, 적용되는 보론 강판(111)은 미량의 보론(boron, B)을 첨가한 강판으로, 상기 적정온도 조건에서의 오스테나이트 결정입계에서 보론이 원자상태로 편석하여, 오스테나이트 결정입계의 자유에너지를 낮춤으로서 초석 페라이트 핵 생성을 억제시켜 강의 경화능(켄칭 시, 마르텐사이트 형성으로 경화되는 강의 능력)을 현저히 개선하게 된다.Here, the applied boron steel sheet 111 is a steel sheet to which a small amount of boron (B) is added, and boron is segregated to the atomic state at the austenite grain boundary at the appropriate temperature condition, and the austenite grain boundary is free. Lowering the energy inhibits the formation of cornerstone ferrite nuclei, which significantly improves the hardenability of the steel (the ability of the steel to harden to form martensite when quenched).

이러한 보론 강판(111)을 이용한 핫 스탬핑 성형은 기존의 고강도 강을 이용한 성형법과는 달리 성형 전 500~800MPa 정도의 인장강도를 가지는 페라이트 조직의 보론 강판(111)을 900℃ 이상의 고온에서 오스테나이트화하여 고온 성형한 후, 급속 냉각시켜 1300~1600MPa 정도의 고 인장강도를 갖는 마르텐사이트 조직의 성형품을 얻게 된다. The hot stamping molding using the boron steel sheet 111 is different from the conventional method using high strength steel, and austenitic the boron steel sheet 111 of a ferritic structure having a tensile strength of about 500 to 800 MPa before molding at a high temperature of 900 ° C. or more. After high temperature molding, rapid cooling to obtain a molded article of martensite structure having a high tensile strength of about 1300 ~ 1600MPa.

따라서 상기한 핫 스탬핑 성형품은 일반 강판 부품보다 강도가 4~5배 높으면서도 무게는 기존에 비하여 최대 40%까지 줄일 수 있어 상기한 바와 같은 차체의 경량화와 강도 향상을 동시에 이룰 수 있는 이점이 있다. Therefore, the hot stamping molded article can have a strength of 4 to 5 times higher than that of a general steel plate part, but its weight can be reduced by up to 40% as compared with the conventional one, thereby achieving both weight reduction and strength improvement of the vehicle body.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 핫 스탬핑 기술은 고강도 경량화를 충족시키고, 충돌에너지의 흡수성능을 더욱 높일 수는 있으나, 재료비 및 가공 비용이 높아진다는 문제점을 내포하고 있다.However, the conventional hot stamping technique as described above can satisfy the high strength and light weight, and can further increase the absorption performance of the collision energy, but has a problem of high material cost and processing cost.

또한, 차량에 있어서는 차체 전체 적용되는 강판 소재를 고강도화 할 필요가 없기 때문에 최근에는 고강도가 요구되는 부분만을 보론 강판으로 사용하고 나머지 부분에 대하여는 연강판을 적용하고 있다.In addition, in the vehicle, since the steel sheet material applied to the entire vehicle body does not need to be strengthened, only a portion requiring high strength is used as the boron steel sheet and a mild steel sheet is applied to the remaining portions.

상기와 같이 보론 강판과 연강판을 이종 접합하여 사용하는 경우에는 성형시 연강판 부분은 가열하지 않고, 보론 강판 부분만을 핫 스탬핑 기술로 가열한 후 성형이 이루어질 수 있도록 하는 것이 요구된다.In the case where the boron steel sheet and the mild steel sheet are heterogeneously bonded as described above, the mild steel sheet portion is not heated during molding, and only the boron steel sheet portion is heated by hot stamping technology, so that molding may be performed.

본 발명의 실시 예는 연강판과 보론 강판의 이종 접합이 이루어진 소재를 열처리할 때 열처리가 필요한 보론 강판 부분만의 열처리가 가능하도록 하여 전체 열처리에 비해 비용을 절감하고, 국부적 강성 확보가 가능하도록 하는 핫 스탬핑 가열장치를 제공하고자 한다. Embodiment of the present invention is to enable the heat treatment of only the portion of the boron steel sheet that requires heat treatment when heat-treating the material is made of the heterogeneous bonding of the mild steel sheet and boron steel sheet to reduce the cost compared to the entire heat treatment, to ensure local rigidity It is intended to provide a hot stamping heating device.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 열가공이 필요한 소재와 열가공이 필요하지 않은 소재를 이종 접합하여 열가공하도록, 피가공 강판 소재가 올려지는 하형을 좌우 한 쌍으로 형성하고, 액추에이터의 작동에 의하여 상기 피가공 강판 소재를 적정 압력으로 가압하여 주는 상형을 좌우 한 쌍으로 형성하며, 상기 하형 및 상형을 형성하는 일측 하형 및 상형부재 접촉부에 히터를 배치한 핫 스탬핑 소재의 가열장치를 제공할 수 있다.In one or more embodiments of the present invention, a pair of left and right bottoms on which a steel sheet to be processed is formed is formed in a pair of left and right so as to heterogeneously heat-bond a material that requires heat processing and a material that does not need heat processing, and operate an actuator. By forming a pair of upper and lower left and right to press the steel sheet material to the appropriate pressure by a pair, and to provide a heating device of the hot stamping material in which a heater is disposed on one side of the lower mold and the upper mold member forming the lower mold and the upper mold. Can be.

또한, 상기 하형 및 상형을 형성하는 하형 및 상형부재 중 히터가 설치되지 않는 하형 및 상형부재의 접촉부에는 패드와 단열재가 배치될 수 있다.In addition, among the lower mold and the upper mold member forming the lower mold and the upper mold, a pad and a heat insulating material may be disposed at a contact portion of the lower mold and the upper mold member in which the heater is not installed.

또한, 상기 좌우 하형부재의 상측부에 배치되는 히터 및 패드의 상면부에는 피가공 강판부재가 올려지는 캐비티가 형성될 수 있다.In addition, a cavity in which the steel plate member to be processed may be formed may be formed on the upper surface of the heater and the pad disposed on the upper left and right lower mold members.

본 발명의 실시 예는 열가공이 필요한 강판과 열가공이 필요하지 않은 강판을 이종 접합한 피가공 강판 소재를 가공함에 있어서, 열가공이 필요한 부분에만 히터를 설치하여 열가공함으로써, 전체 열처리 비용에 비하여 비용을 절감할 수 있다.The embodiment of the present invention in the processing of the steel sheet material that is differently bonded between the steel sheet that requires heat processing and the steel sheet that does not need heat processing, by installing a heater only in the heat processing portion to heat processing, The cost can be reduced.

이로 인해, 필요한 부분의 국부적인 강성 확보가 가능하게 하여 충돌 시 변형 거동을 이상적으로 유도할 수 있다. This makes it possible to ensure local stiffness of the required part and ideally induce the deformation behavior in the event of a collision.

도 1은 일반적인 핫 스탬핑 공정의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 의한 핫 스탬핑 가열장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A - A 선 단면도이다.
도 4는 도3 상태에서의 작동도이다.1 is a conceptual diagram of a general hot stamping process.
2 is a perspective view of a hot stamping heating apparatus according to the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
4 is an operation diagram in the state of FIG.

이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the preferred configuration and operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 의한 핫 스탬핑 가열장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A 선 단면도이며, 도 4는 도3 상태에서의 작동 상태도이다.Figure 2 is a perspective view of a hot stamping heating apparatus according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of Figure 2, Figure 4 is an operating state diagram in FIG.

부호 "1"은 피가공 강판 소재를 지칭하며, 상기 피가공 강판 소재(1)는 보론 강판(10)과 연강판(11)의 이종재료 접합으로 이루어진다.Reference numeral "1" denotes a steel sheet material to be processed, wherein the steel sheet material 1 is formed by joining dissimilar materials between the boron steel sheet 10 and the mild steel sheet 11.

상기에서 이종 접합은 TWB 용접 기술에 의하여 이루어지는데, 상기 TWB 용접은 맞춤식 재단 용접으로서, 두께와 강도, 재질이 서로 다른 강판을 적절한 크기와 형상으로 절단해 레이저 용접하는 기술을 말한다.The heterojunction in the above is made by TWB welding technology, the TWB welding is a custom cutting welding, a technique of laser welding by cutting the steel sheet of different thickness, strength, material to the appropriate size and shape.

상기와 같은 피가공 강판 소재(1)를 가열하는 가열장치는 베이스 플레이트 (2), 하형(3), 상형(4), 히터(5), 패드(6), 단열재(7), 케이스(8), 액추에이터(9)를 포함하여 이루어진다.The heating apparatus for heating the steel sheet material 1 as described above is the base plate (2), lower mold (3), upper mold (4), heater (5), pad (6), heat insulating material (7), case (8) ), The actuator 9 is made.

상기 하형(3)은 한 쌍의 좌우 하형부재(30)(31)로 이루어져 상기 베이스 플레이트(2)에 고정된다.The lower mold 3 consists of a pair of left and right lower mold members 30 and 31 to be fixed to the base plate 2.

상기 상형(4)은 한 쌍의 좌우 상형부재(40)(41)로 이루어져 상기 하형(3)의 직상방에 승강 가능하게 배치된다.The upper die 4 is made up of a pair of left and right upper die members 40 and 41 so as to be lifted up and down the lower die 3.

상기 히터(5)는 한 쌍의 상하 히터코어(50)(51)로 이루어져, 상기 상측 히터코어(50)는 상기 상형(4)의 일측 상형부재(40)의 저면부에 배치되고, 상기 하측 히터코어(51)는 상기 상측 히터코어(50)의 직하방에 위치하는 상기 하형(3)의 일측 하형부재(31)의 상면부에 배치된다.The heater 5 is composed of a pair of upper and lower heater cores 50 and 51, the upper heater core 50 is disposed on the bottom surface of one side upper mold member 40 of the upper mold 4, the lower side The heater core 51 is disposed on an upper surface portion of one lower mold member 31 of the lower mold 3 positioned directly below the upper heater core 50.

그리고 상기 히터(5)를 형성한 상하 히터코어(50)(51)는 미도시한 컨트롤러에 전기적으로 연결되어 상기 컨트롤러의 제어에 따라 인가되는 전원에 의하여 가열된다.The upper and lower heater cores 50 and 51 forming the heater 5 are electrically connected to a controller (not shown) and heated by a power applied under the control of the controller.

상기 패드(6)는 한 쌍의 상하 패드부재(60)(61)로 이루어지며, 상기 상측 패드부재(60)는 상기 상형(4)의 타측 상형부재(40)의 저면부에 배치되고, 상기 하측 패드부재(61)는 상기 상측 패드부재(60)의 직하방에 위치하는 타측 하형부재(31)의 상면부에 배치된다.The pad 6 is composed of a pair of upper and lower pad members 60 and 61, and the upper pad member 60 is disposed at the bottom of the other upper mold member 40 of the upper mold 4. The lower pad member 61 is disposed on the upper surface portion of the other lower mold member 31 positioned directly below the upper pad member 60.

상기에서 패드(6)를 형성하는 상하 패드부재(60)(61)는 내열성 및 내식성이 우수한 산화 지르코늄(Zirconium)으로 형성하는 것이 바람직하다.The upper and lower pad members 60 and 61 forming the pad 6 may be formed of zirconium oxide having excellent heat resistance and corrosion resistance.

상기 단열재(7)는 한 쌍의 상하 단열부재(70)(71)로 이루지며, 상기 상측 단열부재(70)는 상기 상형부재(40)와 상측 패드부재(60) 사이에 배치되고, 상기 하측 단열부재(7)는 상기 하형부재(40)와 하측 패드부재(61) 사이에 배치된다.The heat insulating material 7 is composed of a pair of upper and lower heat insulating members 70 and 71, and the upper heat insulating member 70 is disposed between the upper mold member 40 and the upper pad member 60 and the lower side. The heat insulating member 7 is disposed between the lower mold member 40 and the lower pad member 61.

이에 따라 상기 패드(6)는 피가공 강판 소재(1)를 파지하는 역할을 수행하며, 상기 단열재(7)는 가열되는 피가공 강판 소재(1)로부터 전달되는 고열이 타측 하형 및 상형부재(31)(41)로 전달된 것을 방지하게 된다.Accordingly, the pad 6 serves to grasp the steel sheet material 1 to be processed, and the heat insulating material 7 has high heat transferred from the steel sheet material 1 to be heated to the other lower and upper mold members 31. This is to prevent the transfer to (41).

그리고 상기 패드(6) 및 단열재(7)는 타측 하형 및 상형부재(31)(41)의 상면 및 하면에만 적용되는 것은 아니며, 상기 일측 하형 및 상형부재(30)(40)에 사이에도 연장 형성된다.In addition, the pad 6 and the heat insulating material 7 are not applied only to the upper and lower surfaces of the other lower mold and the upper mold member 31 and 41, and are formed to extend between the one lower mold and the upper mold member 30 and 40. do.

또한, 상기 하형부재(30)(31)의 상측부에 배치되는 하측 히터코어(50) 및 패드(61)의 상측부에는 피가공 강판 소재(1)가 안착될 수 있도록 캐비티(C)가 요입 형성된다.In addition, the cavity C is recessed in the upper portion of the lower heater core 50 and the pad 61 disposed on the upper portion of the lower mold members 30 and 31 so that the workpiece steel plate 1 can be seated. Is formed.

상기 케이스(8)는 상기 하형(3) 및 상형(4)의 외측에서 은폐 보호하는 것으로서, 이들 양측에는 피가공 강판 소재(1)의 입출을 위한 입구(80)와 출구(81)가 형성된다.The case 8 is concealed and protected from the outside of the lower mold 3 and the upper mold 4, and both sides thereof are provided with an inlet 80 and an outlet 81 for entering and exiting the steel sheet material 1 to be processed. .

상기 액추에이터(9)는 좌우 한 쌍으로 이루어져 상기 케이스(8)의 상측부에 고정되며, 하측을 향하는 작동봉(90)의 단부가 상기 상형부재(40)(41)와 연결되어 이들 상형부재(40)(41)를 필요에 따라 승강시켜 상기 캐비티(C)에 올려져 있는 피가공 강판 소재(1)를 일정 하중으로 가압하게 된다.The actuator (9) is composed of a pair of left and right and fixed to the upper side of the case (8), the end of the operation rod 90 facing downwards is connected to the upper members (40, 41) these upper members ( 40) and 41 are raised and lowered as necessary to press the workpiece steel plate 1 placed on the cavity C under a certain load.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 핫 스탬핑 가열장치에 의하면, 상기 상형(4)이 상승된 상태에서 상기 입구(80)를 통해 피가공 강판 소재(1)를 캐비티(C)에 올려 놓게 된다.According to the hot stamping heating apparatus according to an embodiment of the present invention configured as described above, in the state in which the upper die 4 is raised to raise the workpiece steel plate 1 to the cavity (C) through the inlet 80 Will be released.

그러면, 상기 상형(4)이 하강하여 상기 캐비티(C)에 올려져 있는 피가공 강판 소재(1)를 일정 압력으로 가압하여 고정시키게 된다.Then, the upper die 4 is lowered to press and fix the workpiece steel plate 1 placed on the cavity C at a predetermined pressure.

그리고 상기 히터(5)에 전원을 공급하여 보론 강판(10) 부분만을 적정온도(약 900℃)로 가열하게 되는 것이다.Then, the heater 5 is supplied with power to heat only the boron steel plate 10 to an appropriate temperature (about 900 ° C.).

이와 같이 본 발명의 핫 스탬핑 가열장치는, 이종 재료 접합 강판 소재를 가공함에 있어서, 열가공이 필요하지 않은 연강판(11) 부분은 제외하고 필요한 부분 즉, 보론 강판(10) 부분만을 가열할 수 있기 때문에 전체 열처리 비용에 비하여 비용을 절감할 수 있다.As described above, the hot stamping heating apparatus of the present invention can heat only the necessary portion, that is, the boron steel sheet 10 portion, except for the portion of the mild steel plate 11, which does not require heat processing, in processing the dissimilar material bonded steel sheet material. As a result, the cost can be reduced compared to the total heat treatment cost.

그리고 국부적인 강성 확보가 가능하여 충돌시 변형 거동을 유도할 수 있다. And local stiffness can be secured to induce deformation behavior in collisions.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.

1... 피가공 강판 소재 2... 베이스 플레이트
3... 하형 4... 상형
5... 히터 6... 패드
7... 단열재 8... 케이스
9... 액추에이터1 ... workpiece steel plate 2 ... base plate
3 ... Humorus 4 ... Himorphism
5 ... heater 6 ... pad
7 ... Insulation 8 ... Case
9 ... actuator

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 열가공이 필요한 소재와 열가공이 필요하지 않은 소재를 이종 접합하여 열가공하도록,
한 쌍의 좌우 하형부재로 이루어져 베이스 플레이트에 고정되는 하형;
한 쌍의 좌우 상형부재로 이루어져 상기 하형의 직상방에 승강 가능하게 배치되는 상형;
한 쌍의 상하 히터코어로 이루어져, 상측 히터코어는 상기 상형의 일측 상형부재의 저면부에 배치되고, 하측 히터코어는 상기 상측 히터코어히터코어히터코어 상기 일측 하형부재의 상면부에 배치되는 히터;
한 쌍의 상하 패드부재로 이루어지며, 상측 패드부재는 상기 상형의 타측 상형부재의 저면부에 배치되고, 상기 하측 패드부재는 상기 상측 패드부재의 직하방에 위치된 타측 하형부재의 상면부에 배치되는 패드;
한 쌍의 상하 단열부재로 이루지며, 상측 단열부재는 상기 상형부재와 상측 패드부재 사이에 배치되고, 하측 단열부재는 상기 하형부재와 하측 패드부재 사이에 배치되는 단열재;
상기 하형 및 상형의 외측에서 은폐 보호하는 케이스; 및
좌우 한 쌍으로 이루어져 상기 케이스의 상측부에 고정되며, 하측을 향하는 작동봉의 단부가 상기 상형부재와 연결되어 상기 상형부재를 승강시키는 액추에이터를 포함하여 이루어진 핫 스탬핑 소재의 가열장치.To heat-process by dissimilarly joining materials that require heat processing and materials that do not need heat processing,
A lower mold fixed to the base plate by a pair of left and right lower mold members;
An upper mold comprising a pair of left and right upper mold members, the upper mold disposed to be elevated above and below the lower mold;
A pair of upper and lower heater cores, an upper heater core disposed on a bottom surface of the upper mold member of the upper mold, and a lower heater core disposed on an upper surface of the lower mold member of the upper heater core heater core;
It consists of a pair of upper and lower pad members, the upper pad member is disposed on the bottom surface of the other upper mold member of the upper mold, the lower pad member is disposed on the upper surface of the other lower mold member located directly below the upper pad member. A pad;
Consists of a pair of upper and lower heat insulating members, the upper heat insulating member is disposed between the upper mold member and the upper pad member, the lower heat insulating member is disposed between the lower mold member and the lower pad member;
A case which protects the cover from the outside of the lower mold and the upper mold; And
A pair of left and right fixed to the upper portion of the case, the heating rod of the hot stamping material comprising an actuator for connecting the upper end member with the end of the operation rod facing downwards to lift the upper member. 제4항에 있어서,
상기 패드 및 단열재는
좌우 하형부재와 좌우 상형부재에도 연장 배치되는 핫 스탬핑 소재의 가열장치.5. The method of claim 4,
The pad and insulation
Heating device of hot stamping material is also extended to the left and right lower mold member and the left and right upper mold member. 제4항에 있어서,
상기 하측 히터코어 및 패드는
상면부에 피가공 강판 소재가 안착되는 캐비티가 형성되는 핫 스탬핑 소재의 가열장치.5. The method of claim 4,
The lower heater core and pad
Heating device for hot stamping material is formed in the upper surface is formed a cavity in which the workpiece steel sheet is seated. 제4항에 있어서,
상기 케이스에는
피가공 강판 소재의 입출을 위한 입구와 출구가 형성되는 핫 스탬핑 소재의 가열장치.5. The method of claim 4,
In the case
Heating device for hot stamping material is formed inlet and outlet for entering and exiting the steel sheet material to be processed.
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