KR101447835B1 - 자동차용 초고강도 박육 강관의 제조방법 및 이를 이용한 범퍼 빔 제조방법 - Google Patents

자동차용 초고강도 박육 강관의 제조방법 및 이를 이용한 범퍼 빔 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인장강도 650~750MPa, 두께 2.0~2.5mm 의 경화능을 가지는 열연 강판을 마련하는 열연 강판 마련 단계; 상기 열연 강판을 냉간 압연을 통해 1.0~1.6mm 의 두께로 냉연 강판을 제조하는 냉연 강판 제조 단계; 상기 냉연 강판을 조관하여 강관을 제조하는 강관 제조 단계; 및 상기 강관을 Ac3 온도 이상으로 가열한 후, 가열된 상태에서 열간 성형과 동시에 급랭하여 1800MPa 이상의 인장강도를 가지도록 하는 성형 및 열처리 단계;를 포함하는 초고강도 박육 강관 제조방법을 제공한다.

Description

자동차용 초고강도 박육 강관의 제조방법 및 이를 이용한 범퍼 빔 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF ULTRA HIGH STRENGTH THIN PIPE FOR MOTORS AND BUMPER BEAM USING THE PIPE}
본 발명은 자동차 부품 제조용 박육 강관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1800MPa 급 이상의 강도를 가지는 초고강도 박육 강관의 제조방법과 이를 이용한 범퍼 빔 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 있어서 범퍼(Bumper), 로어 스티프너(lower stiffener), 도어 빔 등은 차량의 충돌시의 강성을 확보하기 위한 보강 부재로서, 그 재질이나 구조에 따라 차량의 충돌 시 발생되는 충격에 다양한 형태로 대응한다.
특히, 차량의 충돌 시, 발생된 충격에 대하여 강성을 확보하는 동시에, 차량과 충돌된 보행자의 심각한 신체 상해를 완화시켜주는 기능을 제공하기도 한다.
다만, 이러한 차량부품들은 강관을 이용하여 제조하게 되는데, 고강도의 강관을 사용하면 강관의 박육화가 가능하며, 이를 통해 차량 경량화를 달성할 수 있다.
관련선행기술로는 대한민국 등록특허 제10-1032167호 '전기저항 용접을 이용한 강관 제조방법' (공고일자 2011년 4월 22일) 이 있다.
본 발명의 목적은 자동차용 부품 제조에 적합한 고강도를 가지는 박육의 강관을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 강관을 이용한 고강도를 가지는 경량의 범퍼 빔을 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은 인장강도 650~750MPa, 두께 2.0~2.5mm 의 경화능을 가지는 열연 강판을 마련하는 열연 강판 마련 단계; 상기 열연 강판을 냉간 압연을 통해 1.0~1.6mm 의 두께로 냉연 강판을 제조하는 냉연 강판 제조 단계; 상기 냉연 강판을 조관하여 강관을 제조하는 강관 제조 단계; 및 상기 강관을 Ac3 온도 이상으로 가열한 후, 가열된 상태에서 열간 성형과 동시에 급랭하여 1800MPa 이상의 인장강도를 가지도록 하는 성형 및 열처리 단계;를 포함하는 초고강도 박육 강관 제조방법을 제공한다.
상기 열연강판은 중량%로, 탄소(C): 0.29 ~ 0.31%, 망간(Mn): 2.5% 이하, 인(P): 0.003% 이하, 황(S): 0.003% 이하, 크롬(Cr): 0.29 ~ 0.31%, 몰리브덴(Mo): 0.34 ~ 0.36%, 보론(B): 0.004% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 열연 강판은 연신율 20~25% 이면 더욱 바람직하다.
상기 강관 제조 단계는 강관의 내경이 45~50mm 가 되도록 조관하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명은 인장강도 650~750MPa, 두께 2.0~2.5mm 의 경화능을 가지는 열연 강판을, 냉간 압연을 통해 1.0~1.6mm 의 두께로 냉연 강판을 제조한 후, 상기 냉연 강판을 내경 45~50mm 조관하여 강관을 제조한 후, 상기 강관을 Ac3 온도 이상으로 가열한 후, 가열된 상태에서 장변의 길이가 48~52mm 인 각관으로 열간 성형과 동시에 급랭하여 1800MPa 이상의 인장강도를 가지도록 한 후, 상기 각관의 장변측이 충돌면이 되도록 범퍼 빔을 제조하는 범퍼 빔 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 자동차용 초고강도 박육 강관의 제조방법을 통해 제조된 초고강도 박육 강관은 고강도 특성을 확보하고, 차량 부품의 소재로 이용되는 강재에 첨가되는 원소 및 조성을 합리적으로 제시하고, 열간 성형 및 급냉하는 열처리를 실시함에 따라, 1800MPa의 인장강도를 확보할 수 있는 초고강도 박육 강관을 제조할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 범퍼 빔은 상기의 초고강도 박육 강관을 이용하여 제조되는 것으로, 차량 경량화와 고연비화에 기여할 수 있는 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 초고강도 박육 강관의 제조방법을 나타낸 공정순서도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 범퍼 빔을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 범퍼 빔에 사용되는 각관의 단면을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 범퍼 빔에 사용되는 각관을 제조하기 위한 금형을 나타낸 도면임.
이하, 본 발명에 따른 자동차용 초고강도 박육 강관의 제조방법 및 이를 이용한 범퍼 빔 제조방법의 바람직한 실시예에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 초고강도 박육 강관의 제조방법 및 이를 이용한 범퍼 빔에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
1800MPa 인장강도를 갖는 자동차용 초고강도 박육 강관
본 발명에 따르면 열연 강판을 이용해 두께 1.0~1.6mm, 인장강도 1800MPa 이상의 물성을 가지는 자동차용 초고강도 박육 강관을 제공하며, 차량 경량화와 연비 향상에 기여하는 것을 목적으로 한다.
특히, 1200 ~ 1800MPa의 인장강도(TS) 및 5~6% 의 연신율(EL)의 기계적 물성을 확보하는 것을 목표로 한다.
이러한 초고강도 박육 강관은, 로어 스티프너, 범퍼 빔, 도어 빔 등의 자동차 부품 제조에 사용할 수 있다.
또한, 자동파 부품의 강도뿐 아니라, 제품의 용접성 부분도 감안하여 그 함량 원소의 바람직한 조성비를 제시한다.
즉, 본 발명에 따른 초고강도 박육 강관은, 중량%로, 탄소(C): 0.29 ~ 0.31%, 망간(Mn): 2.5% 이하, 인(P): 0.003% 이하, 황(S): 0.003% 이하, 크롬(Cr): 0.29 ~ 0.31%, 몰리브덴(Mo): 0.34 ~ 0.36%, 보론(B): 0.004% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 열연 강판을 이용하여, 냉간 압연, 조관, 성형 및 열처리를 통하여 제조한다.
상기 제시된 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 상술하기로 한다.
탄소(C): 0.29 ~ 0.31%
탄소는 후속의 공정에서 열처리 이후에 마르텐사이트 변태가 일어날 수 있도록 하는 중요원소로서, 강의 강도를 향상시키는 역할을 한다.
즉, 오스테나이트 고용을 통해 퀀칭 열처리 시 마르텐사이트 조직이 형성되도록 한다.
이러한 탄소는 그 함량이 증가함에 따라 마르텐사이트 분율 향상에 도움이 될 수 있는데, 열연 강판의 전체 중량에 대해 0.29 ~ 0.31 중량%로 첨가될 수 있다. 바람직하게는 0.30 중량%를 제시할 수 있다.
탄소의 함량이 0.29 중량% 미만이 될 경우, 충분한 강도 확보에 어려움이 따를 수 있으며, 이와 반대로, 0.31 중량%를 초과할 경우, 가공성에 악영향을 초래할 수 있으며, 용접성 및 인성이 나빠질 우려가 있다.
망간(Mn): 2.5%이하
망간은 인성을 저하시키지 않으면서 강도를 상승시키는 유효한 원소이다.
특히 고용강화 원소로서, 강의 경화능을 향상시켜 탄소강의 항복강도 및 인장강도를 향상시키는데 기여한다.
또한, 망간은 퀀칭 열처리 시 경화 깊이를 증가시키는데, 다만 지나치게 많은 양이 함유될 경우, 퀀칭 균열이나 변형을 유발할 수 있다.
따라서, 망간의 함량을 2.5 중량% 이하로 제한할 수 있다. 바람직한 실시예로서, 상기 망간의 함량은 2.5 중량%로 제시할 수 있다.
몰리브덴(Mo): 0.34 ~ 0.36%
몰리브덴은 크롬(Cr)과 함께 첨가되어 제품의 경화능을 향상시키는데 효과가 있는 원소이다.
본 발명에 따른 로어 스티프너에서는 상기 몰리브덴(Mo)이 전체 중량에 대하여 0.34 ~ 0.36 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.
몰리브덴의 함량이 0.34 중량% 미만이 될 경우, 경화능 향상을 위한 효과에 미흡하며, 이와 반대로 0.36 중량%를 초과할 경우, 고가의 원소로서 비용 대비 효과 개선에 불리하다.
크롬(Cr): 0.29 ~ 0.31%
크롬은 몰리브덴(Mo)과 함께 첨가되어 제품의 경화능을 개선시키는 효과가 있다.
특히, 크롬의 첨가는 오스테나이트 영역을 확장 시키는데, 염가이며 다량이 첨가되어도 취화를 일으키지 않는 탄화물을 형성시킨다.
본 발명에 따른 열연 강판은 열간 성형 후 급냉을 통한 열처리에 따라, 고강도 특성이 발휘되어야 하므로, 상기 크롬은 전체 중량에 대하여 0.29 ~ 0.31 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.
크롬의 함량이 0.29 중량% 미만이 될 경우, 본 발명이 목표로 하는 강도 특성 확보에 어려움이 따르며, 이와 반대로 0.31 중량%를 초과할 경우 비자성의 취약한 상이 나타날 수 있는 단점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 바람직한 크롬의 함량으로서 0.30 중량%를 제시할 수 있다.
크롬의 함량이 0.29 중량% 미만이 될 경우, 본 발명이 목표로 하는 강도 특성 확보에 어려움이 따르며, 이와 반대로, 0.31 중량%를 초과할 경우 비자성의 취약한 상이 나타날 수 있는 단점이 있다.
보론(B): 0.004 중량% 이하
보론은 미량의 첨가만으로 경화능을 현저히 증가시키는 원소이나, 지나치게 과잉 첨가될 경우에는 Fe3B를 형성하여 적열취성을 일으킨다.
따라서, 열연 강판의 전체 중량에 대하여 상기 보론의 함량은 0.004 중량% 이하로 제한되어 첨가되는 것이 바람직하다.
인(P): 0.003 중량% 이하
인은 강 중에 존재하는 불순물 원소로서, 강도 및 내식성을 향상시키는 데 유리한 원소이다.
다만, 과잉 첨가되면 충격인성을 크게 저해할 수 있으므로, 그 함량을 가능한 한 낮게 유지하는 것이 바람직하다.
전체 중량에 대해 상기 인의 함량은 0.003 중량% 이하로 제한되어 첨가될 수 있다.
황(S): 0.003 중량% 이하
황은 인과 마찬가지로 강 중에 존재하는 불순물 원소이다.
특히, 이러한 황은 MnS와 같은 유화물계 개재물을 형성하여 강의 인성 및 강도를 크게 저해할 수 있으므로, 그 함량을 가능한 한 낮게 유지하는 것이 유리하다.
따라서, 본 발명에 따른 열연 강판의 전체 중량에 대해 상기 황의 함량은 0.003 중량% 이하로 제한되어 첨가되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 전술된 성분 외에, 잔부의 철과 불가피한 불순물을 포함하는 두께 2.0~2.5mm 의 열연 강판을 마련하고, 이를 냉간압연하여 두께가 1.0~1.6mm 가 되도록 한 후, 냉연 강판을 조관하여 강관을 형성한 후, 가열, 열간성형 및 급냉을 통해 본 발명에 따른 자동차용 초고강도 박육 강관을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 초고강도 박육 강관에서 목표로 하는 인장강도는 1800MPa 이상이다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 초고강도 박육 강관의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
열연 강판 마련 단계(ST100)
먼저, 중량%로, 탄소(C): 0.29 ~ 0.31%, 망간(Mn): 2.5% 이하, 인(P): 0.003% 이하, 황(S): 0.003% 이하, 크롬(Cr): 0.29 ~ 0.31%, 몰리브덴(Mo): 0.34 ~ 0.36%, 보론(B): 0.004% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 열연 강판을 마련한다.
이 때, 마련되는 열연 강판은 추후 냉간압연, 조관, 열간성형 및 급냉 열처리를 통해 차량 부품용 강관으로 제조되는 소재로서, 상기 언급된 바와 같이, 탄소의 함량을 0.29 ~ 0.31 중량%로 제한하고, 추가적으로 몰리브덴 및 크롬을 첨가한다. 이는 급냉 열처리를 통해 경화능을 향상시켜 인장강도를 1800MPa 정도로 향상시키기 위함이다.
마련 되는 열연 강판은 두께 2.0~2.5mm 범위로 형성하는 것이 바람직하다. 이는 냉간 압연을 통해 1.0~1.6mm 강판을 제조하기 위한 것인데, 열연 강판의 두께가 2.0mm 미만이거나, 2.5mm 를 초과하면 공정 상에 문제가 발생하거나, 요구하는 물성을 만족하기 어렵다.
또한 열연강판에서는 연신율 20~25% 이 요구된다. 이는 냉간 압연 후 성형하여 조관을 하게 되는데, 원활한 조관을 위하여 필요한 연신율이다.
냉연 강판 제조 단계(ST200)
마련된 열연 강판을 냉간 압연하여 두께 1.0~1.6mm 의 냉연 강판을 제조한다.
강관 제조 단계 단계(ST300)
마련 두께 1.0~1.6mm 의 냉연 강판을 조관하여 강관을 제조한다. 조관시에 심부의 용접은 전기저항용접(ERW) 또는 레이저용접 등의 방법을 사용할 수 있다.
강관은 제조하여야 할 자동차 부품의 길이에 부합되게 절단될 수 있다.
성형 및 열처리 단계(ST400)
조관된 강관을 Ac3 온도 이상으로 가열한 후, 가열된 상태에서 열간 성형과 동시에 급냉하여 1800MPa 이상의 인장 강도를 가지는 초고강도 박육 강관을 제조하게 된다.
본 단계에서의 가열은 유도가열방식으로 실시될 수 있는데, 이 때의 가열 온도로는 880℃ ~ 960℃ 인 것이 바람직하다.
만일 가열온도가 880℃ 미만일 경우, 강재에 대해 충분한 오스테나이트 고용 안정화가 이루어지지 못하며, 상기 가열온도가 960℃ 를 초과할 경우, 필요 이상으로 가열됨에 따라 공정 시간 및 비용에 불리할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 바람직한 실시예로서 가열 온도를 880℃ ~ 960℃ 이내로 제한한다.
이러한 가열 단계를 통해 강관의 조직은 미세화 및 균질화될 수 있다.
온도로 가열된 강관은 필요 형상으로 열간 성형되는 동시에, 경화능 향상을 위하여 급냉 열처리가 이루어진다.
본 단계에서의 열간 성형 및 급냉을 통해 제품이 제작되는 공정은, 해당 금형을 통해 실시될 수 있는데, 여기서 언급된 금형은 제품의 형상 및 규격에 따라 조금씩 다르게 적용될 수 있다.
다만, 이러한 단계에서의 급냉은, 냉각수의 접촉 마찰에 의해 이루어질 수 있다. 더욱 구체적으로 설명하자면, 강관의 외부 또는 내부로 냉각수가 공급되고, 공급된 냉각수가 상기 강관에 직접 접촉되도록 해준다.
이러한 급냉은, 열간 성형된 강관이 50℃ ~ 150℃ 에 도달할 때까지 실시되는 것이 바람직하다.
만일 상기 급냉이 마무리 되는 온도가 150℃ 보다 높은 온도에서 정해질 경우에는, 원하는 소재의 고강도 특성, 즉 1800MPa의 인장강도를 확보하기 어렵다.
이와 반대로, 상기 급냉이 마무리 되는 온도가 50℃ 보다 낮은 온도에서 정해질 경우에는, 제품의 생산에 소요되는 시간 및 비용이 증가되어, 제조 효율적인 측면이나 제조 원가적인 측면에서 불리하다.
이와 같이, 전술된 전 단계(ST100, ST200, ST300, ST400)을 거쳐서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초고강도 박육 강관은 1800MPa의 인장강도를 확보할 수 있게 되며, 고강도 특성이 상당히 개선될 수 있다. 또한 두께 1.0~1.6mm 의 박육 강관으로 차량 경량화에 도움을 줄 수 있게 된다.
이하에서는 상기와 같은 초고강도 박육 강관 제조방법을 이용하여 제조된 범퍼 빔에 관하여 살펴본다.
상술한 성형 및 열처리 단계에서 강관의 단면을 사각형상의 각관으로 형성함으로써 범퍼 빔을 제조할 수 있다.
강관 제조시에, 강관의 내경을 45~50mm 범위로 형성하여, 각관의 장변의 길이가 48~52mm 범위가 되도록 제조한다.
충돌 성능에 있어서는 각관의 내주면의 길이와, 단면 형상이 영향을 미치게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 범퍼 빔을 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 범퍼 빔(100)은 각관(200)의 장변측이 충돌면이 되도록 형성한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 범퍼 빔에 사용되는 각관의 단면을 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 범퍼 빔에 사용되는 각관을 제조하기 위한 금형을 나타낸 것이다.
강관을 가열한 상태에서 성형홈을 구비하는 금형을 이용하여 상하 방향으로 압축하여, 각관(200)을 제조한다.
금형에는 각관(200)의 외형에 대응하는 성형홈이 구비되는데, 금형의 형상에 관해서는 도 4를 참조하여 후술한다.
강관을 상하 방향으로 가압 성형할 때, 금형의 설계가 적절하지 못하면, 원하는 각관의 형태로 성형되지 못하고 꺾임부가 발생하여 땅콩 모양의 단면을 가지는 성형 불량이 발생할 수 있다.
도 4은 본 발명에 따른 원형 소재 파이프를 이용한 각관 성형체 제조방법에 사용되는 금형을 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 금형은 상부 금형(320)과, 하부 금형(340)으로 분할 형성되며, 성형하고자 하는 각관 성형체의 외형에 대응하는 성형홈(325, 345)을 구비하고 있다.
성형홈(325, 325)의 높이(h)는 각관(도 3의 200)의 높이에 대응하는 것으로, 강관의 외경보다 작아야 한다. 여기서 성형홈의 높이라 함은 상부 금형(320)과 하부 금형(320)이 닫힌 상태에서의 성형홈의 높이를 의미한다.
즉, 원형의 강관을 상하로 가압하여 각관(200)으로 성형 하여야 하므로, 강관에 압력이 가해지기 위해서는 성형홈의 높이(h)가 강관의 외경보다 작아야한다.
구체적으로 성형홈의 높이(h)는 강관의 외경의 80~90% 범위인 것이 바람직하다. 성형홈의 높이가 90%를 초과하면 가압력의 전달이 적어 성형불량이 발생하게 되며, 반대로 성형홈의 높이가 80% 미만인 경우에는 가압력이 과다하여 성형불량이 발생하게 된다.
가압력이 적은 경우에는 각관의 직선면의 성형이 탄성복원으로 인하여 제대로 성형되지 못하게 되며, 가압력이 과다한 경우 꺾임부(152)가 발생하는 성형불량 발생이 많아지게 된다.
강관을 상하로 가압하게 되므로, 성형홈(325, 345)의 폭(w)은 강관의 외경과 동일하거나, 강관의 외경보다 넓은 것이 바람직하다.
상하방향의 가압력으로 원형의 강관을 단면이 라운드진 사각형 형상의 각관 (200)을 제조하는 것인데, 이 때, 상기 성형홈(325, 345)의 모서리 곡률 반경(r)은 강관의 반지름의 50~70% 범위인 것이 바람직하다.
모서리 곡률 반경(r)이 소재 파이프 반지름(d/2)의 50% 미만인 경우 곡률 반경의 축소가 과다하여, 꺾임 부위가 발생하는 성형 불량이 발생할 수 있으며, 반대로 모서리 곡률 반경(r)이 소재 파이프 반지름(d/2)의 70%를 초과하는 경우에는 변형량이 적어 탄성 복원으로 인하여 원하는 형상을 얻을 수 없는 문제점이 발생한다.
지금까지 본 발명에 따른 자동차용 초고강도 박육 강관의 제조방법 및 이를 이용한 범퍼 빔 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술될 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
ST100 : 열연 강판 마련 단계
ST200 : 냉연 강판 제조 단계
ST300 : 강관 제조 단계; 및
ST400 : 성형 및 열처리 단계
200 : 각관
320 : 상부금형
340 : 하부금형

Claims (8)

  1. 인장강도 650~750MPa, 두께 2.0~2.5mm 의 경화능을 가지는 열연 강판을 마련하는 열연 강판 마련 단계;
    상기 열연 강판을 냉간 압연을 통해 1.0~1.6mm 의 두께로 냉연 강판을 제조하는 냉연 강판 제조 단계;
    상기 냉연 강판을 조관하여 강관을 제조하는 강관 제조 단계; 및
    상기 강관을 Ac3 온도 이상으로 가열한 후, 가열된 상태에서 열간 성형과 동시에 급랭하여 1800MPa 이상의 인장강도를 가지도록 하는 성형 및 열처리 단계;를 포함하는 초고강도 박육 강관 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열연강판은
    중량%로, 탄소(C): 0.29 ~ 0.31%, 망간(Mn): 2.5% 이하, 인(P): 0.003% 이하, 황(S): 0.003% 이하, 크롬(Cr): 0.29 ~ 0.31%, 몰리브덴(Mo): 0.34 ~ 0.36%, 보론(B): 0.004% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초고강도 박육 강관 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열연 강판은 연신율 20~25% 인 것을 특징으로 하는 초고강도 박육 강관 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 강관 제조 단계는
    강관의 내경이 45~50mm 가 되도록 조관하는 것을 특징으로 하는 초고강도 박육 강관 제조방법.
  5. 인장강도 650~750MPa, 두께 2.0~2.5mm 의 경화능을 가지는 열연 강판을, 냉간 압연을 통해 1.0~1.6mm 의 두께로 냉연 강판을 제조한 후, 상기 냉연 강판을 내경 45~50mm 조관하여 강관을 제조한 후, 상기 강관을 Ac3 온도 이상으로 가열한 후, 가열된 상태에서 장변의 길이가 48~52mm 인 각관으로 열간 성형과 동시에 급랭하여 1800MPa 이상의 인장강도를 가지도록 한 후, 상기 각관의 장변측이 충돌면이 되도록 범퍼 빔을 제조하는 범퍼 빔 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 열연강판은
    중량%로, 탄소(C): 0.29 ~ 0.31%, 망간(Mn): 2.5% 이하, 인(P): 0.003% 이하, 황(S): 0.003% 이하, 크롬(Cr): 0.29 ~ 0.31%, 몰리브덴(Mo): 0.34 ~ 0.36%, 보론(B): 0.004% 이하, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 범퍼 빔 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 열연 강판은 연신율 20~25% 인 것을 특징으로 하는 범퍼 빔 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 각관의 내주면의 길이는 상기 강관의 내주면의 길이와 동일하며, 상기 각관의 모서리는 상기 강관의 반경보다 작은 곡률반경으로 라운드지게 형성하는 것을 특징으로 하는 범퍼 빔 제조방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000042606A (ja) 1998-07-31 2000-02-15 Nkk Corp 打抜き加工性に優れた高炭素鋼板の製造方法
KR20030078937A (ko) * 2001-02-26 2003-10-08 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 자동차 구조용 부재 및 이를 이용한 자동차 차체
KR20130027979A (ko) * 2011-09-08 2013-03-18 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 인장강도 780MPa 이상의 저항복비 후육 원형 강관용 강판 및 그 제조 방법, 및 인장강도 780MPa 이상의 저항복비 후육 원형 강관

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000042606A (ja) 1998-07-31 2000-02-15 Nkk Corp 打抜き加工性に優れた高炭素鋼板の製造方法
KR20030078937A (ko) * 2001-02-26 2003-10-08 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 자동차 구조용 부재 및 이를 이용한 자동차 차체
KR20130027979A (ko) * 2011-09-08 2013-03-18 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 인장강도 780MPa 이상의 저항복비 후육 원형 강관용 강판 및 그 제조 방법, 및 인장강도 780MPa 이상의 저항복비 후육 원형 강관

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