KR102308021B1

KR102308021B1 - 차량용 핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102308021B1
Application number: KR1020200057969A
Authority: KR
Inventors: 이동열; 유병길; 이창용
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2020-05-14
Filing date: 2020-05-14
Publication date: 2021-10-01
Also published as: KR102308021B9

Abstract

본 발명은, 충돌 안정성과 차량 경량화를 동시에 달성할 수 있는 차량용 핫 스탬핑 부품을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 차량용 핫 스탬핑 부품은, 제1 강도와 제1 연신율을 가지는 제1 부재; 및 상기 제1 부재와 용접되고, 상기 제1 강도에 비하여 낮은 제2 강도와 상기 제1 연신율에 비하여 높은 제2 연신율을 가지는 제2 부재;를 포함하고, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재가 용접되어 형성한 용접부는 제1 부재 또는 제2 부재 중 어느 하나의 단부에 대해서 평행하게 연장되는 수평선에 대해서 소정의 각도로 기울어져 형성된 것일 수 있다.

Description

차량용 핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법{Hot stamping member for vehicle and method of manufacturing the same}

본 발명은 차량용 부품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충돌 안정성과 차량 경량화를 동시에 달성하는 차량용 핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 자동차 업계는 승객의 안전성 강화를 위해 엄격한 차체 충돌성능을 요구하고 있다. 또한, 환경에 대한 인식이 높아지면서 배기가스 규제에 따른 연비 기준이 강화되어 이에 따른 차체 경량화에 대한 필요성이 지속적으로 높아지고 있다. 이러한 충돌성능 향상과 경량화라는 요구를 동시에 만족하기 위한 노력의 일환으로 고강도 강판의 차체 적용이 지속적으로 증가하고 있다. 자동차의 차체 제조시, 충돌에 의한 피해를 감소시키기기 위해 고강도의 부품을 적용하는데, 이는 충돌시 운전자의 생존공간을 확보하는 데 매우 중요한 역할을 하기 때문이다.

이러한 자동차 부품 중에서, 센터 필라(center pillar)는 차량의 좌우 중앙부에 설치되어 지붕을 받치고 도어를 유지하는 차체 부품이다. 그런데, 종래의 센터 필라는 고강성을 가지는 하나의 소재만을 이용하여 제조되기 때문에, 강한 충격에 저항하는 능력은 좋으나 높은 취성을 가지는 단점이 있다. 이로 인해, 센터 필라는 충돌블랭크와 충돌 후 파단될 수 있는데, 이는 충돌블랭크가 센터 필라를 파단시킨 후 운전석으로 돌진하여 운전자 상해를 발생시키는 원인이 되고 있다. 이러한 문제를 방지하고자, 센터 필라에 보강재들을 덧대는 경우에는, 차량 경량화에 불리하게 된다.

한국특허공개공보 제2016-0061560호

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 충돌 안정성과 차량 경량화를 동시에 달성할 수 있는 차량용 핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 의하면, 충돌 안정성과 차량 경량화를 동시에 달성할 수 있는 차량용 핫 스탬핑 부품이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 차량용 핫 스탬핑 부품은, 제1 강도와 제1 연신율을 가지는 제1 부재; 및 상기 제1 부재와 용접되고, 상기 제1 강도에 비하여 낮은 제2 강도와 상기 제1 연신율에 비하여 높은 제2 연신율을 가지는 제2 부재;를 포함하고, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재가 용접되어 형성한 용접부는 상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재 중 어느 하나의 단부에 대해서 평행하게 연장되는 수평선에 대해서 소정의 각도로 기울어져 형성된 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용접부는 상기 수평선에 대하여 0도 초과 60도 이하의 각도를 이룰 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 부재는, 중량%로 탄소(C): 0.20% ~ 0.50%, 실리콘(Si): 0.05% ~ 1.00%, 망간(Mn): 0.10% ~ 2.50%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.015% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005% 이하, 크롬(Cr): 0.05% ~ 1.00%, 보론(B): 0.001% ~ 0.009%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.09% 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 부재는, 인장강도(TS): 1200 MPa ~ 1500 MPa 범위를 가지며, 마르텐사이트 단상 조직을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 부재는, 중량%로 탄소(C): 0.04% ~ 0.06%, 규소(Si): 0.4% ~ 0.6%, 망간(Mn): 1.7% ~ 1.9%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003% 이하, 크롬(Cr): 0.1% ~ 0.3%, 붕소(B): 0.0015% ~ 0.0025%, 티타늄(Ti): 0.05% ~ 0.07%, 니오븀(Nb): 0.04% ~ 0.06% 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 부재는, 인장강도(TS): 900 MPa ~ 1100 MPa, 항복강도(YS): 700 MPa ~ 900 MPa, 및 연신율(El): 8% ~ 10%, 굽힘각 90도 ~ 120도를 가지며, 베이나이트와 마르텐사이트의 듀얼 상 조직을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 차량용 핫 스탬핑 부품은, 센터 필라, 프론트사이드 멤버, 리어사이드 멤버, 또는 루프사이드 멤버를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 의하면, 충돌 안정성과 차량 경량화를 동시에 달성할 수 있는 차량용 핫 스탬핑 부품의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 차량용 핫 스탬핑 부품의 제조방법은, 제1 블랭크 및 제2 블랭크가 용접되어 재단된 접합재단재를 핫 스탬핑하여 성형체를 형성하는 단계; 및 상기 접합재단재를 핫 스탬핑하여 성형체를 형성하는 단계; 및 상기 성형체를 냉각하여 차량용 핫 스탬핑 부품을 형성하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 차량용 핫 스탬핑 부품은, 상기 제1 블랭크로부터 형성되고, 제1 강도와 제1 연신율을 가지는 제1 부재; 상기 제2 블랭크로부터 형성되고, 상기 제1 부재와 용접되고, 상기 제1 강도에 비하여 낮은 제2 강도와 상기 제1 연신율에 비하여 높은 제2 연신율을 가지는 제2 부재;를 포함하고, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 용접부는 제1 부재 또는 제2 부재 중 어느 하나의 단부에 대해서 평행하게 연장되는 수평선에 대해서 소정의 각도로 기울어져 형성된 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 접합재단재는, 상기 용접부가 상기 수평선에 대해서 소정의 각도로 기울여져 형성되도록 재단되어 제조된 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 블랭크는, 강 슬라브를 재가열온도(SRT): 1200℃ ~ 1250℃ 조건으로 가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 마무리 압연온도(FDT): 860℃ ~ 920℃ 조건으로 마무리 열간압연하는 단계; 상기 마무리 열간압연된 블랭크를 권취온도(CT): 620℃ ~ 660℃까지 냉각하여 권취하는 단계; 상기 권취된 블랭크를 언코일링하고 냉간 압연하는 단계; 및 상기 냉간 압연된 블랭크를 소둔 열처리하는 단계;를 수행하여 형성될 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 종래의 국부연화 적용 소재 대비 이종 블랭크를 적용하여 차체 경량화가 가능하며, 가열 후 냉각 속도에 따른 부품 내부의 비틀림을 최소화함으로써 높은 수준의 조립 품질을 확보할 수 있다. 또한 종래의 핫스탬핑 소재 대비 150K급 초고강도재를 사용함에 따라 변형 대비 큰 충돌에너지를 흡수하고, 충돌시 소재 파단을 방지하며 변형에 의한 차체 침입량을 최소화할 수 있다. 상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차체에 설치된 차량용 핫 스탬핑 부품들이 차체에 설치된 상태를 나타내는 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 핫 스탬핑 부품을 도시하는 개략도들이다.
도 4는 발명의 일실시예에 따른 차량용 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 도 4의 차량용 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 공정 순서에 따라 도시하는 개략도들이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 핫 스탬핑 부품을 리어사이드 멤버에 적용한 경우의 후방충돌해석 결과를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 핫 스탬핑 부품을 리어사이드 멤버에 적용한 경우의 연료탱크 공간의 변형량 결과를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 핫 스탬핑 부품을 센터 필라에 적용한 경우의 변형모드 결과를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차체에 설치된 차량용 핫 스탬핑 부품들이 차체에 설치된 상태를 나타내는 개략도이다.

도 1을 참조하면, 차체에 설치된 다양한 차량용 핫 스탬핑 부품들이 도시되어 있다. 상기 차량용 핫 스탬핑 부품들은 센터 필라(200), 프론트사이드 멤버(300), 및 리어사이드 멤버(400) 등이 있다. 그러나 이는 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다. 센터 필라(200)는 상측에 배치된 고강도 영역(210)과 하측에 배치된 고연성 영역(220)을 포함한다. 프론트사이드 멤버(300)는 내측에 배치된 고강도 영역(310)과 외측에 배치된 고연성 영역(320)을 포함한다. 리어사이드 멤버(400)는 내측에 배치된 고강도 영역(410)과 외측에 배치된 고연성 영역(420)을 포함한다. 고강도 영역(210, 310, 410)은 상대적으로 높은 강도와 낮은 연신율 가지는 부분으로서, 자체 탄성력에 의하여 차체에 외부 충격체가 진입하는 것을 방지할 수 있다. 고연성 영역(220, 320, 420)은 상대적으로 낮은 강도와 높은 연신율을 가지는 부분으로서, 국부 변형이 용이하여 높은 강도에 의하여 야기되는 취성 파괴를 방지할 수 있다.

차량이 충돌하면 충돌 에너지가 전달되어 관성운동 에너지와 흡수 에너지로 변하게 된다. 상기 차량의 중량이 증가하면, 관성운동 에너지는 감소하고 흡수 에너지가 증가하게 되어, 결과적으로 차체 변형이 유발된다. 특히, 중대형급 이상 차량이 전체적으로 동일한 강도의 핫스탬핑 부품으로 구성되면, 충돌 성능이 불리하게 된다. 1.5GPa 수준의 높은 인장 강도의 부품만 적용하는 경우에는, 차체에 전달되는 충돌에너지를 운동에너지로 전달시키고 차체 변형을 최소화하기 위하여 두께를 증가시켜야 한다. 따라서, 차량의 전후방 및 측면 충돌에 대응하여 국부적으로 부분 변형이 일어나는 에너지 흡수 영역을 차체에 형성하는 것이 효과적이다. 이와 같이 국부적으로 인장강도를 감소시키는 에너지 흡수 영역을 가질 필요가 있는 차량용 핫 스탬핑 부품은 상술한 센터 필라, 프론트사이드 멤버, 리어사이드 멤버, 및 루프사이드 멤버 등이 있다.

이러한 에너지 흡수 영역을 형성하기 위하여, 국부연화기술, 가변두께 블랭크(tailored rolled blank, TRB)기술, 및 테일러 웰디드 블랭크(Taylor Welded Blank; TWB)기술 등이 적용될 수 있다.

상기 국부연화기술은 동일재질의 부품의 일부분에 인가되는 열처리 조건을 달리하여 기계적 특성을 국부적으로 변환시킨다. 따라서, 저강도 부분에 변형이 발생하게 되어 차체의 주요 부위의 변형을 최소화할 수 있으나, 소재가 전체적으로 동일 두께가 되므로, 경량화가 어렵게 되고, 금형의 냉각 차이로 발생하는 재질 편차를 이용하므로 차량 조립에 어려움이 있으며, 심지어 부품을 제대로 제조되지 못하여 폐기할 수도 있다. 또한 상기 TRB 기술은 냉연압연 설비를 추가로 확보하여야 하므로, 부품제조비용 및 설비투자비용이 증가된다. 따라서, 상기 TWB 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.

본 발명의 목적은 이종 강재를 이용한 TWB 기술을 적용하여, 에너지 흡수부의 인장강도를 780 MPa ~ 1100 MPa 범위로 향상시켜 재질 및 인성을 확보하여 VDA 238-100 굽힘시험 결과 굽힘각 70도 이상을 확보함으로써, 반력 극대화 및 안정적 변형을 유도하며 충돌 파단성이 양호한 차량용 핫 스탬핑 부품을 개발하는 것이다.

본 발명의 기술 사상에 따라 상기 TWB 기술을 적용하면, 서로 기계적 특성이 상이한 블랭크들을 연결하여, 고강도 영역과 고연성 영역이 구분된 고강도 차량 부품을 형성함으로써, 충격흡수능력이 향상시킬 수 있으므로, 차체 보호 및 운전자 보호를 동시에 구현할 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 핫 스탬핑 부품(100)을 도시하는 개략도들이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 차량용 핫 스탬핑 부품(100)의 일례로서 센터 필라(center pillar)가 도시되어 있다. 차량용 핫 스탬핑 부품(100)은 상측에 배치된 제1 부재(110)와 하측에 배치된 제2 부재(120)를 포함한다. 제1 부재(110)는 도 1의 고강도 영역(210, 310, 410)에 상응하고, 제2 부재(120)는 도 1의 고연성 영역(220, 320, 420)에 상응한다.

제1 부재(110)는 제1 강도와 제1 연신율을 가질 수 있다. 제2 부재(120)는 제1 부재(110)와 용접될 수 있다. 제2 부재(120)는 상기 제1 강도에 비하여 낮은 제2 강도와 상기 제1 연신율에 비하여 높은 제2 연신율을 가질 수 있다. 따라서, 제1 부재(110)는 고강도 강재로 구성되고, 제2 부재(120)는 고연성 강재로 구성될 수 있다.

제1 부재(110)와 제2 부재(120)가 용접되어 형성한 용접부(WL)는 수평선(HL)에 대해서 소정의 각도로 기울어진 사선(斜線)일 수 있다. 수평선(HL)은 제1 부재(110) 또는 제2 부재(120)의 단부에 대해서 평행하게 연장된 선을 지칭할 수 있다. 용접부(WL)는 수평선(HL)에 대하여 소정의 각도(θ)를 이룰 수 있고, 예를 들어 0도 초과 90도 이하의 각도를 이룰 수 있고, 예를 들어 0도 초과 60도 이하의 각도를 이룰 수 있고, 예를 들어 20도 내지 50도의 각도를 이룰 수 있고, 예를 들어 45도의 각도를 이룰 수 있다.

도 2는 용접부(WL)가 핫 스탬핑 부품(100)의 좌측 하방으로 향하는 경우를 나타내고, 도 3은 용접부(WL)가 핫 스탬핑 부품(100)의 우측 하방으로 향하는 경우를 나타낸다.

상술한 바와 같이. 센터 필라와 같은 핫 스탬핑 부품(100)은 상부에 배치되고 충돌을 지지하는 제1 부재(110)와 하부에 배치되고 충격을 흡수하는 제2 부재(120)로 구성되고, 제1 부재(110)와 제2 부재(120)는 서로 다른 강도의 강재가 결합되고, 두 강재를 용접되고, 성형하여 제작한다.

제1 부재(110)는, 예를 들어 인장강도가 1200 MPa ~ 1500MPa 범위에 있으며 마르텐사이트 단상 조직을 가지는 150K급 초고강도 강재로 구성하고, 응력이 집중되는 제2 부재(120)는 충격 흡수성능이 우수한 블랭크로 구성하여, 차량 충돌시 충격 흡수능력을 향상시킬 수 있다.

종래의 핫 스탬핑 공정을 통해 형성되는 충격흡수부는 페라이트 및 마르텐사이트(Ferrite-Martensite)의 듀얼 상(dual phase)을 가지며 인장강도가 약 700MPa 수준인 70K급 강재로 개발되었다. 이러한 70K급 강재를 150K급 강재와 용접하여 TWB을 형성한 후 이를 핫 스탬핑하는 경우, 이종 소재간의 재질 편차로 인한 문제가 발생할 수 있다. 즉, 150K급 강재는 핫 스탬핑 공정을 통해 단상의 마르텐사이트 조직을 구현하며 핫 스탬핑 공정 중 공정 조건에 따른 재질 편차가 크지 않음에 비해, 70K급 강재의 경우 핫 스탬핑 공정의 여러 가지 변수, 예를 들어 강을 가열한 후 핫 스탬핑 금형으로 이송하는 데 걸리는 이송시간이나, 블랭크 또는 금형의 냉각 속도에 따라서 재질이 급격히 변하는 단점이 있다. 따라서, 상기 70K급 강재를 150K급 초강도 강재와 용접하여 접합재를 형성하여 핫 스탬핑을 진행하는 경우, 공정 중 발생되는 이종 강재간의 재질 편차를 제어하기 매우 어려우며 경우에 따라 비틀림과 같은 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이렇게 제조된 핫 스탬핑 부품은 자동차의 충돌 부재로는 적합하지 않게 된다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 충격흡수부로서 핫 스탬핑을 거친 후에, 베이나이트와 마르텐사이트 듀얼 상을 가지며 인장강도 약 1000 MPa 이상을 가지는 강재를 사용하여 150K 강재와의 재질 편차를 감소시켜 종래의 70K급 강재를 사용한 경우의 문제점을 해결할 수 있다. 또한 충격지지부에 해당되는 제1 부재(110)와 충격흡수부에 해당되는 제2 부재(120)를 소정의 각도로 기울어지게 용접한다,

이렇게 적용된 센터 필라의 경우에, 재질 강도와 두께 차에 의한 물리적인 경계선이 용접부(WL)에 의해 생기게 된다. 용접부(WL)는 측면 충돌의 횡방향 하중이 가해지면 센터 필라의 굽힘 변형의 중심축이 된다. 이러한 굽힘 변형 모드는 차체 변형량을 증가 시킬 수 있으며, 심한 경우 부품 파단의 시작점으로 작용될 수 있다. 그러므로 용접부(WL)가 사선으로 적용되면, 형상적인 TWB 경계가 확대 되어 횡방향 하중에 대한 굽힘 중심의 축으로 작용하지 않게 되고, 굽힘 저항이 증가하고, 따라서 1.5 GPa과 1 GPa의 사이의 재질 특성을 갖게 되어, 결과적으로 차체 변형을 감소시킬 수 있다.

리어사이드 멤버 또는 프론트사이드 멤버의 경우에는, 부분 정면 충돌이나 연방자동차 안전기준 301(FMVSS301) 후방충돌과 같이 종방향 하중에 대해 차체를 보호하는 주요 부품이다. 상기 멤버들의 앞쪽은 에너지 흡수가 잘 되도록 제2 부재(120)를 적용하고, 상기 멤버들의 뒤쪽의 충격 지지부는 제 1부재(110)를 적용하도록 설계할 수 있다. 상기 멤버들의 충돌 모드는 차체의 일부분만 중첩되도록 충돌하게 되므로, 커다란 굽힘 하중을 받게 된다. 상기 멤버들의 용접부(WL)를 수직으로 적용하면, 충돌 변형이 완료된 맴버들은 굽힘이 발생하여 차체 또는 연료탱크를 변형시키게 된다. 이는 차체의 충돌 안전성을 낮추는 주요 원인이 된다. 따라서 용접부(WL)를 사선으로 적용하여 단면의 안쪽은 고강도의 소재인 제 1부재(110)가 적용되도록 하고 바깥쪽은 강도가 상대적으로 낮은 제2 부재(120)가 적용되면, 충돌시 강도가 낮은 제2 부재(120) 쪽으로 굽힘이 발생한다. 즉, 상기 멤버들을 바깥쪽으로 변형시키게 되어, 멤버들이 차체 및 연료탱크에 영향이 없도록 할 수 있다.

제1 부재(110)는, 중량%로 탄소(C): 0.20% ~ 0.50%, 실리콘(Si): 0.05% ~ 1.00%, 망간(Mn): 0.10% ~ 2.50%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.015% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005% 이하, 크롬(Cr): 0.05% ~ 1.00%, 보론(B): 0.001% ~ 0.009%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.09% 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함한다.

제1 부재(110)는 인장강도(TS): 1200 MPa ~ 1500 MPa 범위를 가지며, 마르텐사이트 단상 조직을 가질 수 있다.

제2 부재(120)는, 중량%로 탄소(C): 0.04% ~ 0.06%, 규소(Si): 0.4% ~ 0.6%, 망간(Mn): 1.7% ~ 1.9%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018% 이하, 황(S): 0% ~ 0.003% 이하, 크롬(Cr): 0.1% ~ 0.3%, 붕소(B): 0.0015% ~ 0.0025%, 티타늄(Ti): 0.05% ~ 0.07%, 니오븀(Nb): 0.04% ~ 0.06% 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함한다.

제2 부재(120)는, 인장강도(TS): 900 MPa ~ 1100 MPa, 항복강도(YS): 700 MPa ~ 900 MPa, 및 연신율(El): 8% ~ 10%, 굽힘각(VDA238-100) 90도 ~ 120도의 기계적 특성을 가질 수 있다. 제2 부재(120)는, 베이나이트와 마르텐사이트의 듀얼 상 조직을 가질 수 있다.

제2 부재(120)를 구성하는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

탄소(C)는 강재의 강도, 경도를 결정하는 주요 원소이며, 핫 스탬핑(또는 열간 프레스) 공정 이후, 강재의 인장 강도를 확보하는 목적으로 첨가된다. 일 구체예에서, 탄소(C)는 제2 부재(120)의 전체에 대하여 0.04 중량% ~ 0.06 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소(C)가 0.04 중량% 미만으로 첨가되는 경우 본 발명의 기계적 강도를 달성하기 어려우며, 0.06 중량%를 초과하여 첨가되는 경우 강재의 인성이 저하될 수 있다.

규소( Si )

규소(Si)는 열처리시 소프트한 저온상을 확보하기 위한 목적으로 첨가한다. 규소(Si)는 제2 부재(120)의 0.4 중량% ~ 0.6 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 규소(Si)의 함량이 0.4 중량% 미만일 경우에는 열처리시 소프트한 저온상을 확보하기 어려우며, 반대로, 규소(Si)의 함량이 0.6 중량%를 초과하는 경우에는 도금 특성이 저하되는 문제점이 있다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 열처리시 소입성 및 강도 증가 목적으로 첨가된다. 망간(Mn)은 제2 부재(120)의 1.7 중량% ~ 1.9 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 1.7 중량% 미만일 경우에는 결정립 미세화 효과가 불충분하다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 1.9 중량%를 초과하는 경우에는 중심부 편석 발생으로 인성이 열화되고 원가 측면에서 불리하다는 문제점이 있다.

인(P)

상기 인(P)은 편석이 잘 되는 원소로 강의 인성을 저해하는 원소이다. 인(P)은 제2 부재(120)의 0 중량% 초과 ~ 0.018 중량% 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 범위로 포함시 인성 저하를 방지할 수 있다. 상기 인을 0.018 중량%를 초과하여 포함시, 공정 중 크랙을 유발하고, 인화철 화합물이 형성되어 인성이 저하될 수 있다.

황(S)

황(S)은 가공성 및 물성을 저해하는 원소이다. 황(S)은 제2 부재(120)의 0 중량% 초과 ~ 0.003 중량% 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 황을 0.003 중량%를 초과하여 포함시 열간 가공성을 떨어뜨리고, 거대 개재물 생성에 의해 크랙 등 표면 결함이 발생할 수 있다.

크롬( Cr )

크롬(Cr)은 상기 강재의 소입성 및 강도를 향상시키는 목적으로 첨가된다. 크롬(Cr)은 제2 부재(120)의 0.1 중량% ~ 0.3 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬(Cr)의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 소입성 및 강도를 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 크롬(Cr)의 함량이 0.3 중량%를 초과하는 경우에는 인성이 저하되는 문제점이 있다.

붕소(B)

붕소(B)는 소프트한 마르텐사이트 소입성을 확보하고 결정립을 미세화하는 목적으로 첨가된다. 붕소(B)는 제2 부재(120)의 0.0015 중량% ~ 0.0025 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 붕소(B)의 함량이 0.0015 중량% 미만일 경우에는 소입성 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 붕소(B)의 함량이 0.0025 중량%를 초과하는 경우에는 연신율 열위 위험성이 증가하는 문제점이 있다.

티타늄( Ti )

티타늄(Ti)은 마르텐사이트 패킷 크기(Packet size) 감소에 따른 강도 및 인성 증가를 목적으로 첨가된다. 티타늄(Ti)은 제2 부재(120)의 0.05 중량% ~ 0.07 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 티타늄(Ti)의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우에는 결정립 미세화 효과가 불충분하다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 0.07 중량%를 초과하면 인성 저하를 초래할 수 있다.

니오븀( Nb )

니오븀(Nb)은 마르텐사이트 패킷 크기 감소에 따른 강도 및 인성 증가를 목적으로 첨가된다. 또한 니오븀(Nb)은 페라이트 영역의 안정적 확보를 통한 강재의 연신율 향상에 기여한다. 일 구체예에서, 니오븀(Nb)은 제2 부재(120)의 0.04 중량% ~ 0.06 중량%의 함량으로 첨가된다. 니오븀(Nb)을 0.04 중량% 미만으로 첨가할 경우 열간 압연 및 냉간 압연 공정에서 강재의 결정립 미세화 효과가 미미하고, 0.06 중량%를 초과하여 첨가할 경우 제강성 조대 석출물이 생성될 수 있으며, 강재 연신율이 저하되고, 원가 측면에서 불리하다.

이하에서는, 제1 부재(110)와 제2 부재(120)가 도금 강판인 경우에 대하여 예시적으로 설명하기로 한다.

제1 부재(110)와 제2 부재(120)는 알루미늄 도금 강판이거나 또는 알루미늄 합금 도금강판일 수 있다. 제1 부재(110)와 제2 부재(120)를 용접하는 경우, 도금층을 구성하는 알루미늄이 소지 강판으로 혼입될 수 있다. 이러한 경우에는, 핫스탬핑을 수행한 후에 용접부의 강도가 저하되어, 용접부에서 파단이 발생할 우려가 있고, 이에 따라 상기 용접부에서 충돌 에너지의 흡수 능력이 저하될 수 있다. 상기 도금층은 600℃ ~ 800℃의 용융 알루미늄 내지 용융 알루미늄 합금에 상기 소지 강판을 침지하고, 평균 1℃/초 ~ 50℃/초의 속도로 냉각시켜 형성할 수 있다. 상기 소지 강판을 침지한 후, 표면에 공기 또는 가스를 분사하여 용융 도금층을 와이핑하며, 분사 압력을 조절하녀 상기 소지 강판 상의 도금 부착량을 조절할 수 있다. 도금 부착량은 상기 소지 강판의 적어도 일면에 20 g/m² ~100 g/m² 인 것이 바람직하다. 20 g/m² 미만에서는 내식성이 저하되며, 100 g/m² 을 초과시에는 도금 강판을 접합시 용접부로 혼입되는 Al 양이 많아져, 핫스탬핑 후 용접부의 강도가 저하된다.

상기 도금층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하며, 상기 소지 강판의 표면에 형성되고 Al-Fe 내지 Al-Fe-Si 금속간 화합물을 포함하고, 철(Fe) 함량이 20 중량% ~ 50 중량%인 합금화층과, 알루미늄 함량이 80 중량% 이상이고, 평균 두께가 10 μm ~ 40 μm 인 표면층을 포함한다. 상기 평균 두께가 10 μm 미만인 경우에는 내식성이 저하되며, 40 μm 이상인 경우에는 접합시 용접부로 혼입되는 Al 양이 많아져, 핫스탬핑 후 용접부의 기계적 물성이 저하된다.

도금층, 특히 표면층의 알루미늄 혼입에 의한 용접부 강도저하를 방지하기 위해, 용접시 필러 와이어 사용할 수 있다. 용접은 레이저 용접을 포함할 수 있고, 바람직하게는 레이저 용접 만으로 수행될 수 있다. 상기 필러와이어는 탄소, 망간 등의 오스테나이트 안정화 원소를 포함할 수 있고, 800℃ ~ 980℃에서 페라이트가 형성되지 않는 성분계로 이루어질 수 있다. 이러한, 필러 와이어를 사용하여 용접하는 경우에는, 핫 스탬핑을 수행한 후의 용접부(WL)는 도금층에서 혼입된 알루미늄을 포함할 수 있다.

일실시예로 상기 필러 와이어는 0.3 중량% ~ 1.0 중량%의 탄소와 0.3 중량% ~ 1.2 중량%의 망간(Mn)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 필러 와이어는 0.5 중량% ~ 0.8 중량%의 탄소와 0.4 중량% ~ 1.0중량%의 망간을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 필러 와이어는 0.62 중량%의 탄소와 0.45 중량%의 망간을 포함할 수 있다.

제1 부재(110) 및 제2 부재(120)의 소지 강판에 포함된 알루미늄과 도금층에 포함된 알루미늄은 총 0.1 중량% ~ 2.0 중량% 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 부재(110) 및 제2 부재(120) 각각은 알루미늄을 0.1 중량% 미만으로 포함할 수 있다. 알루미늄의 함량을 0.2 중량% 미만으로 하기 위해서는 블랭크를 접합시 도금층을 제거하여야 하므로 공정원가가 상승하게 된다, 반면, 알루미늄 함량이 2.0 중량% 이상인 경우에는, 핫스탬핑 이후 용접부의 마르텐사이트 면적분율이 저하되어 강도가 저하될 수 있다. 바람직하게는 알루미늄의 함량은 0.1 중량% ~ 1.0 중량%일 수 있다. 알루미늄의 함량이 1.0 중량% 이상이 경우에는 이어지는 부분에 산화막이 다량 형성될 우려가 있다.

용접부(WL)의 미세조직은 마르텐사이트를 90 중량% 이상 함유하거나, 바람직하게는 전체가 마르텐사이트로 구성될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 발명의 일실시예에 따른 차량용 핫 스탬핑 부품의 제조 방법(S100)을 도시하는 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 차량용 핫 스탬핑 부품의 제조 방법(S100)은, 제1 블랭크 및 제2 블랭크를 준비하는 단계(S110); 상기 제1 블랭크와 상기 제2 블랭크를 용접하여 접합재를 형성하는 단계(S120); 상기 접합재를 재단하여 접합재단재를 형성하는 단계(S130); 상기 접합재단재를 핫 스탬핑하여 성형체를 형성하는 단계(S140); 및 상기 성형체를 냉각하여 차량용 핫 스탬핑 부품을 형성하는 단계(S150);를 포함한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 도 4의 차량용 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 공정 순서에 따라 도시하는 개략도들이다. 상기 차량용 핫 스탬핑 부품으로서 센터 필라를 예시적으로 도시한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 블랭크(111) 및 제2 블랭크(121)를 준비하는 단계(S110)를 수행한다. 상기 단계(S110)는 이종의 블랭크를 준비하는 단계로서, 충돌지지부의 기능을 하는 제1 부재(110)를 형성하는 제1 블랭크(111)와 충격흡수부의 기능을 하는 제2 부재(120)를 형성하는 제2 블랭크(121)를 준비한다.

제1 블랭크(111)는 센터 필라의 충돌 지지부를 구성하는 재료로서, 차량 충돌시 운전자의 생존공간을 확보하여 운전자를 보호하기 위하여, 예를 들어 핫 스탬핑 처리 후에 1200 MPa ~ 1500 MPa의 인장강도를 갖는 마르텐사이트 단상의 초고강도 강재로 이루어진다.

제1 블랭크(111)는 강 슬래브를 재가열온도(SRT): 1200℃ ~ 1250℃의 온도로 재가열하는 단계; 상기 재가열한 슬라브를 마무리 압연온도(FDT): 900℃ ~ 950℃의 온도에서 마무리 열간압연하는 단계; 상기 마무리 열간압연된 블랭크를 권취온도(CT): 680℃ ~ 800℃까지 냉각하여 권취하는 단계; 상기 권취된 블랭크를 언코일링하고 냉간 압연하는 단계; 및 상기 냉간 압연된 블랭크를 740℃ ~ 820℃에서 소둔 열처리하는 단계;를 수행하여 형성될 수 있다.

제2 블랭크(121)는 상기 센터 필라의 충격 흡수부를 구성하는 재료로서, 차량 충돌시 운전자를 보호하기 위하여 적절한 강도를 갖되 충돌 시 충격을 흡수하여 운전자를 보호할 수 있는 연성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제2 블랭크(121)는 핫 스탬핑 처리 후에 인장강도(TS): 900 MPa ~ 1100 MPa, 항복강도(YS): 700 MPa ~ 900 MPa, 및 연신율(El): 8% ~ 10%, 굽힘각 90도 ~ 120도를 가지며, 베이나이트와 마르텐사이트의 듀얼 상 조직을 가질 수 있다.

제2 블랭크(121)는, 강 슬라브를 재가열온도(SRT): 1200℃ ~ 1250℃ 조건으로 가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 마무리 압연온도(FDT): 860℃ ~ 920℃ 조건으로 마무리 열간압연하는 단계; 상기 마무리 열간압연된 블랭크를 권취온도(CT): 620℃ ~ 660℃까지 냉각하여 권취하는 단계; 상기 권취된 블랭크를 언코일링하고 냉간 압연하는 단계; 및 상기 냉간 압연된 블랭크를 소둔 열처리하는 단계;를 수행하여 형성될 수 있다.

제2 블랭크(121)는 제1 블랭크(111)보다 두께가 두껍게 마련될 수 있다. 예를 들어 제1 블랭크(111)가 약 1.1 mm ~ 1.3 mm 두께로 마련된다면, 제2 블랭크(121)는 약 1.5 mm ~ 1.7 mm 두께로 마련될 수 있다. 따라서, 도 1의 차량용 핫 스탬핑 부품(100)으로서 센터 필라의 경우에는, 제1 블랭크(111)로 가공된 제1 부재(110)가 약 1.1 mm ~ 1.3 mm 두께를 갖고, 제2 블랭크(121)로 가공된 제2 부재(120)가 약 1.5 mm ~ 1.7 mm 두께를 갖도록 구성될 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 블랭크(111)가 제2 블랭크(121)에 비하여 두께가 두껍게 마련되는 경우 또는 동일한 두께인 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.

이어서, 상기 제1 블랭크(111)와 제2 블랭크(121)를 용접하여 접합재(113)를 형성하는 단계(S120)를 수행한다. 예를 들어, 제1 블랭크(111)를 상기 센터 필라의 상부의 충돌 지지부가 되도록 배치하고, 제2 블랭크(121)를 센터 필라의 하부의의 충격 흡수부가 되도록 배치한 후, 예를 들어 레이저 용접이나 마찰교반 용접 등을 이용하여 맞대기 방식으로 용접할 수 있다.

이어서, 상기 접합재(113)를 재단하여 접합재단재(115)를 형성하는 단계(S130)를 수행한다. 상기 재단하는 단계(S130)는 레이저를 이용하여 수행될 수 있고, 상술한 용접과 동시에 수행될 수 있다. 상기 재단하는 단계(S130)에서, 용접부(WL)가 수평선(HL)을 기준으로 소정의 각도를 가지는 사선(斜線)이 되도록 접합재단재(115)가 재단될 수 있다. 접합재단재(115)는 제1 블랭크(111)로부터 재단된 제1 블랭크 부분(112)와 제2 블랭크(121)로부터 재단된 제2 블랭크 부분(122)으로 구성될 수 있다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 접합재단재(115)를 핫 스탬핑하여 성형체를 형성하는 단계(S140)를 수행한다. 접합재단재(115)를 가열로(10)에서 Ac3 이상의 온도로, 바람직하게는 800℃ ~ 980℃의 온도로 가열하여 연화시킨다. 예를 들어, 상기 가열은 950℃의 온도에서 약 5분간 진행될 수 있다. 이어서, 가열된 접합재단재(115)를 프레스 금형(20)으로 이송한다. 이때, 약 5초 ~ 20초 정도의 이송시간이 소요될 수 있다. 접합재단재(115)는 프레스 금형(20)에서 프레스 가공하여 최종 부품형상을 가지는 성형체(117)를 형성한다.

이어서, 상기 성형체(117)를 냉각하여 차량용 핫 스탬핑 부품을 형성하는 단계(S150)를 수행한다. 성형체(117)는 300℃ 이하의 온도까지 약 20 ℃/초 ~ 120℃/초의 평균냉각속도로 급냉시켜 차량용 핫 스탬핑 부품(100)을 형성한다. 이러한 냉각은 프레스 금형(20)에서 성형과 동시에 이루어질 수 있다. 프레스 금형(20)에는 내부에 냉매가 순환하는 냉각 채널(22)이 구비될 수 있다. 구비된 냉각 채널(22)을 통하여 공급되는 냉매에 의한 순환에 의해 가열된 성형체(117)를 신속히 급냉시킬 수 있게 된다. 이때, 금형(20)의 냉각 채널(22)로 대략 20℃의 냉각수를 공급한 상태로 유지할 수 있다. 성형체(117)의 스프링 백(spring back) 현상을 방지함과 더불어 원하는 형상을 유지하기 위해서는 프레스 금형을 닫은 상태에서 가압하면서 급냉을 실시할 수 있다. 예를 들어, 금형(20) 내에서 접합재단재(115)의 성형은 약 5초 이내로 완료될 수 있고, 성형체(117)는 약 30초간 급냉될 수 있다.

상기 핫 스탬핑에 의하여, 접합재단재(115)를 고온으로 가열하여 연화시키므로 용이하게 프레스 가공할 수 있고, 성형 후의 냉각에 의한 ??칭(quenching)에 의해 강재의 기계적 강도가 높아진다. 그러나, 800℃ 이상의 고온으로 강재를 가열하므로 강재 표면의 철(Fe)이 산화되어 산화물(스케일)이 발생한다. 따라서, 상술한 소둔 열처리 이후에, 상기 제1 블랭크(111) 및 제2 블랭크(121)에 소정의 피복을 실시할 수 있는데, 유기계 피복이나 아연(Zn)계 피복에 비해 융점이 높은 알루미늄(Al)계 금속 피복, 예를 들어 알루미늄(Al)-실리콘(Si)계 도금처리를 실시할 수도 있다. 상기 알루미늄(Al)-실리콘(Si)이 도금된 경우에는, 부식이 방지되고 프레스로 이동시 뜨거운 표면에서의 스케일의 생성을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 차량용 핫 스탬핑 부품의 제조방법은, 제1 블랭크 및 제2 블랭크가 용접되어 재단된 접합재단재를 핫 스탬핑하여 성형체를 형성하는 단계; 및 상기 접합재단재를 핫 스탬핑하여 성형체를 형성하는 단계; 및 상기 성형체를 냉각하여 차량용 핫 스탬핑 부품을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 접합재단재는, 상기 용접부가 상기 수평선에 대해서 소정의 각도로 기울여져 형성되도록 재단되어 제조된 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 차량용 핫 스탬핑 부품용 접합재는, 제1 강도와 제1 연신율을 가지는 제1 블랭크; 상기 제1 블랭크와 용접되고, 상기 제1 강도에 비하여 낮은 제2 강도와 상기 제1 연신율에 비하여 높은 제2 연신율을 가지는 제2 블랭크; 및 상기 제1 블랭크와 상기 제2 블랭크가 용접되어 형성된 용접부;를 포함하고, 상기 용접부는, 상기 제1 블랭크 또는 상기 제2 블랭크 중 어느 하나의 단부에 대해서 평행하게 연장되는 수평선에 대해서 소정의 각도로 기울어져 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 차량용 핫 스탬핑 부품은, 차량용 핫 스탬핑 부품용 접합재를 재단하여 접합재단재를 형성하고, 상기 접합재단재를 핫 스탬핑하여 성형체를 형성하고, 상기 성형체를 냉각하여 형성한 차량용 핫 스탬핑 부품으로서, 상기 차량용 핫 스탬핑 부품은, 상기 제1 블랭크로부터 형성되고, 제1 강도와 제1 연신율을 가지는 제1 부재; 상기 제2 블랭크로부터 형성되고, 상기 제1 블랭크와 용접되고, 상기 제1 강도에 비하여 낮은 제2 강도와 상기 제1 연신율에 비하여 높은 제2 연신율을 가지는 제2 부재;를 포함하고, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재가 용접되어 형성된 용접부는 제1 부재 또는 제2 부재 중 어느 하나의 단부에 대해서 평행하게 연장되는 수평선에 대해서 소정의 각도로 기울어져 형성될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 기술적 사상에 따른 차량용 핫 스탬핑 부품을 적용한 경우의 기계적 특성에 대해서 기술한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 핫 스탬핑 부품을 리어사이드 멤버에 적용한 경우의 후방충돌해석 결과로서, FMVSS301 후방충돌해석을 통해 시간에 따른 차체의 리어사이드 멤버의 변형 모드를 비교한 결과이다. 도 7의 (a) 및 (b)는 비교예로서 수평선에 대한 용접부의 각도를 0도, 즉 두 선이 평행하게 제1 블랭크와 제2 블랭크를 레이저 용접하여 형성한 경우이다. 도 7의 (c) 및 (d)는 실시예로서 수평선에 대한 용접부의 각도를 45도 사선으로 하여 레이저 용접하여 형성한 경우이다.

도 7을 참조하면, 실시예는 비교예와 비교하여 변형 정도가 높음을 나타내는 청색 영역이 증가됨을 알 수 있고, 이에 따라 실시예는 상기 리어사이드 멤버의 후방부 변형을 증가시킴을 알 수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 핫 스탬핑 부품을 리어사이드 멤버에 적용한 경우의 연료탱크 공간의 변형량 결과를 나타낸다.

도 8을 참조하면, 비교예에 비해서 실시예는 측정위치3에서는 변형량이 크게 감소되고, 측정위치6 및 측정위치7에서 증가되었다. 즉, 실시예의 경우에는, 후방 충돌시 차체변형모드를 제어함으로써, 연료탱크공간의 차체 변형량을 22.1 mm, 약 23.5% 개선하는 효과를 제공할 수 있다. 따라서, 실시예의 경우, 국부적으로 소재를 강화하고 차체변형모드를 제어할 수 있고, 취성파괴에 의한 원하지 않는 국부적 파단발생문제를 최소화할 수 있다.

도 9의(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 핫 스탬핑 부품을 센터 필라에 적용한 경우의 IIHS 측면 충돌 기준에 따른 변형모드 결과를 나타낸 것이다. 이와 대비는 비교예로서, 국부연화 기술에 의해 제조된 센터 필라의 변형모드 결과를 도 9의 (a)에 나타내었다.

도 9의 (a) 및 (b)를 참조하면, 실시예는 비교예에 비해서 청색 점선의 A영역인 센터 필라의 중앙부에서 국부 변형이 매우 감소되었다. 반면, 적색 점선의 B영역인 센터 필라의 중앙부에서 국부 변형이 증가되었다. 즉, 상기 A영역에서 발생할 변형이 억제되도록 상기 B영역에서 변형이 발생한 것으로 분석된다. 따라서, 본 발명의 실시예는 운전자에게 상해를 줄 가능성이 높은 A영역의 변형을 감소시켜, 안정성을 확보할 수 있음을 알 수 있다. 변형이 유도되는 B영역의 두께를 1.2t 이하로 감소시켜 하단 변형을 증가시킴으로서, 상부 하중을 감소 시킬 수 있고, 이를 통해서 차체의 추가적인 경량화를 이룰 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10: 가열로, 20: 프레스 금형,
22: 냉각 채널, 100: 핫 스탬핑 부품,
110: 제1 부재, 120: 제2 부재,
111: 제1 블랭크, 112: 제1 블랭크 부분,
113: 접합재, 115: 접합재단재,
117: 성형체, 121: 제2 블랭크,
122: 제2 블랭크 부분, 200: 센터 필라,
210, 310, 410: 고강도 영역,
220, 320, 420: 고연성 영역,
300: 프론트사이드 멤버, 400: 리어사이드 멤버,
WL: 용접부, HL: 수평선,

Claims

제1 강도와 제1 연신율을 가지는 제1 부재; 및
상기 제1 부재와 용접되고, 상기 제1 강도에 비하여 낮은 제2 강도와 상기 제1 연신율에 비하여 높은 제2 연신율을 가지는 제2 부재;를 포함하고,
상기 제1 부재와 상기 제2 부재가 용접되어 형성된 용접부는 상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재 중 어느 하나의 단부에 대해서 평행하게 연장되는 수평선에 대해서 소정의 각도로 기울어져 형성된,
차량용 핫 스탬핑 부품.
제 1 항에 있어서,
상기 각도는 상기 수평선에 대하여 0도 초과 60도 이하의 범위를 가지는,
차량용 핫 스탬핑 부품.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 부재는, 중량%로 탄소(C): 0.20% ~ 0.50%, 실리콘(Si): 0.05% ~ 1.00%, 망간(Mn): 0.10% ~ 2.50%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.015% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.005% 이하, 크롬(Cr): 0.05% ~ 1.00%, 보론(B): 0.001% ~ 0.009%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.09% 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는,
차량용 핫 스탬핑 부품.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 부재는, 중량%로 탄소(C): 0.04% ~ 0.06%, 규소(Si): 0.4% ~ 0.6%, 망간(Mn): 1.7% ~ 1.9%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003% 이하, 크롬(Cr): 0.1% ~ 0.3%, 붕소(B): 0.0015% ~ 0.0025%, 티타늄(Ti): 0.05% ~ 0.07%, 니오븀(Nb): 0.04% ~ 0.06% 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는,
차량용 핫 스탬핑 부품.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 부재는, 인장강도(TS): 1200 MPa ~ 1500 MPa 범위를 가지는,
차량용 핫 스탬핑 부품.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 부재는, 인장강도(TS): 900 MPa ~ 1100 MPa, 항복강도(YS): 700 MPa ~ 900 MPa, 및 연신율(El): 8% ~ 10%, 굽힘각 90도 ~ 120도를 가지는,
차량용 핫 스탬핑 부품.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 부재는, 마르텐사이트 단상 조직을 가지는,
차량용 핫 스탬핑 부품.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 부재는, 베이나이트와 마르텐사이트의 듀얼 상 조직을 가지는,
차량용 핫 스탬핑 부품.
제 1 항에 있어서,
상기 차량용 핫 스탬핑 부품은, 센터 필라, 프론트사이드 멤버, 리어사이드 멤버, 또는 루프사이드 멤버를 포함하는,
차량용 핫 스탬핑 부품.
제1 블랭크 및 제2 블랭크가 용접되어 재단된 접합재단재를 핫 스탬핑하여 성형체를 형성하는 단계; 및
상기 성형체를 냉각하여 차량용 핫 스탬핑 부품을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 차량용 핫 스탬핑 부품은, 상기 제1 블랭크로부터 형성되고, 제1 강도와 제1 연신율을 가지는 제1 부재; 상기 제2 블랭크로부터 형성되고, 상기 제1 블랭크와 용접되고, 상기 제1 강도에 비하여 낮은 제2 강도와 상기 제1 연신율에 비하여 높은 제2 연신율을 가지는 제2 부재;를 포함하고,
상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 용접부는 제1 부재 또는 제2 부재 중 어느 하나의 단부에 대해서 평행하게 연장되는 수평선에 대해서 소정의 각도로 기울어져 형성된,
차량용 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 접합재단재는, 상기 용접부가 상기 수평선에 대해서 소정의 각도로 기울여져 형성되도록 재단되어 제조된 것인,
차량용 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제2 블랭크는,
강 슬라브를 재가열온도(SRT): 1200℃ ~ 1250℃ 조건으로 가열하는 단계;
상기 재가열된 강 슬라브를 마무리 압연온도(FDT): 860℃ ~ 920℃ 조건으로 마무리 열간압연하는 단계;
상기 마무리 열간압연된 블랭크를 권취온도(CT): 620℃ ~ 660℃까지 냉각하여 권취하는 단계;
상기 권취된 블랭크를 언코일링하고 냉간 압연하는 단계; 및
상기 냉간 압연된 블랭크를 소둔 열처리하는 단계;를 수행하여 형성되는,
차량용 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.