KR20240087661A - Press systems and manufacturing methods for manufacturing hot stamped structural elements - Google Patents

Abstract

프레스 시스템(200), 및 프레스 시스템(200) 내의 시트 블랭크(110)로부터 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)를 제조하는 방법(300)이 제공된다. 상기 프레스 시스템(200)은 분위기 제어 시스템(170) 및 프레스 툴 장치(100)를 포함한다. 상기 프레스 툴 장치(100)는 하부 몸체 부재(106), 상부 몸체 부재(104), 상부 다이 부재(120), 하부 다이 부재(122), 및 시트 블랭크(110)를 가열하도록 구성되는 가열장치(102)를 포함한다. 상부 다이 부재(120)와 하부 다이 부재(122)는 분위기 제어 시스템(170)에 의해 제어되는 분위기 중에서 가열된 시트 블랭크(110)에 스탬핑 및 다이-내 담금질로 핫 블랭킹을 수행하여 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)를 형성한다. 상기 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)의 형성 시 분위기를 제어함으로써 산화물 스케일의 생성이 억제된다.A press system (200) and a method (300) of manufacturing a hot stamped structural element (111) from a sheet blank (110) within the press system (200) are provided. The press system 200 includes an atmosphere control system 170 and a press tool device 100. The press tool device 100 is a heating device configured to heat the lower body member 106, the upper body member 104, the upper die member 120, the lower die member 122, and the sheet blank 110. 102). The upper die member 120 and the lower die member 122 are hot stamped structures by performing hot blanking by stamping and in-die quenching on a heated sheet blank 110 in an atmosphere controlled by the atmosphere control system 170. Forms element 111. By controlling the atmosphere during formation of the hot stamped structural element 111, the generation of oxide scale is suppressed.

Description

핫 스탬핑 된 구조 요소를 제조하는 프레스 시스템 및 제조 방법Press systems and manufacturing methods for manufacturing hot stamped structural elements

본 발명은 프레스 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 프레스 시스템 내에서 제어된 분위기 하에서 시트 블랭크(sheet blank)로부터 핫 스탬핑(hot stamped) 된 구조 요소를 제조하는 프레스 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to press systems and, more particularly, to press systems and methods for manufacturing hot stamped structural elements from sheet blanks under a controlled atmosphere within the press system.

전 세계적으로 에너지 위기 및 환경 문제가 대두됨에 따라, 자동차 제조업체들은 차량의 연비(fuel efficiency) 향상을 위한 경량화 기술에 주력하고 있다. 경량화 및 안전성 향상을 위해 고강도 강재의 사용은 불가피한 추세가 되어 왔다. 핫 스탬핑(hot stamping)과 같은 프레스 성형은 이러한 고강도의 강 부품을 제조하기 위해 사용되고 있는 제조 공정 중 하나이다. 기존의 핫 스탬핑 공정에서는(붕소 강판 블랭크와 같은) 공작물이 기존의 용광로에서 오스테나이트 변성 온도 위로 가열되고 몇 분 동안 유지하여 그의 부피 전체에 걸쳐 오스테나이트 상이 형성되도록 한다. 그런 다음, 상기 공작물은 용광로에서 스탬핑 툴로 약 10초 이내에서 신속하게 이송되어 필요한 모양으로 빠르게 변형되는 동시에, 빠르게 담금질(quenching) 되어 주로 마르텐사이트 상을 갖는 최종 제품을 생산한다. 종래의 전기로에서는 방사(radiation)를 통해 공작물이 가열된다.As energy crises and environmental problems emerge around the world, automobile manufacturers are focusing on lightweight technologies to improve vehicle fuel efficiency. The use of high-strength steel has become an inevitable trend to reduce weight and improve safety. Press forming, such as hot stamping, is one of the manufacturing processes used to manufacture these high-strength steel parts. In conventional hot stamping processes, the workpiece (such as a boron steel blank) is heated above the austenite transformation temperature in a conventional furnace and held for several minutes to allow the austenite phase to form throughout its volume. The workpiece is then quickly transferred from the furnace to the stamping tool within about 10 seconds, where it is quickly transformed into the required shape, while also being rapidly quenched to produce a final product with a predominantly martensite phase. In a conventional electric furnace, the workpiece is heated through radiation.

그러나 이러한 기존의 용광로들은 공작물(붕소강)을 그것의 오스테나이트 온도까지 가열하는 데 더 많은 에너지가 필요하고 더 많은 시간이 소요된다. 에너지 외에도 용광로는 설치에 막대한 공간이 필요하고 생산성을 저하시킨다. 또한, 용광로에서 가열하는 시간(약 3분)과 용광로에서 핫 스탬핑 프레스로 이송하는 시간(약 10초) 동안 코팅되지 않은 붕소강과 같은 강판 블랭크(blank)가 분위기 공기와 반응하여 강판 표면이 산화되면서 강판 블랭크의 표면에 스케일이 발생하게 된다. 강판에 스케일이 존재하면 자동차 제조용으로는 사용할 수 없다. 강철은 대기와 반응할 때 고온에서 산화된다. 산화 속도 또한 강철의 온도와 반응 시간에 따라 달라진다. 따라서, 표면 산화에 대해 반응 시간을 줄일 수 있는 공작물에 대한 가열 및 스탬핑 기술을 갖는 프레스 시스템을 개발하는 것이 바람직할 것이다.However, these conventional furnaces require more energy and take more time to heat the workpiece (boron steel) to its austenite temperature. In addition to energy, furnaces require a huge amount of space to install and reduce productivity. In addition, during the heating time in the furnace (approximately 3 minutes) and the transfer time from the furnace to the hot stamping press (approximately 10 seconds), the steel sheet blank, such as uncoated boron steel, reacts with atmospheric air and the surface of the steel sheet is oxidized. Scale occurs on the surface of the steel sheet blank. If scale exists on a steel plate, it cannot be used for automobile manufacturing. Steel oxidizes at high temperatures when it reacts with the atmosphere. The rate of oxidation also depends on the temperature of the steel and the reaction time. Therefore, it would be desirable to develop a press system with heating and stamping techniques for the workpiece that can reduce reaction times for surface oxidation.

본 발명의 목적은, 종래 기술의 문제점을 해결하고, 생산성을 향상시키는 새로운 가열(heating) 및 스탬핑(stamping) 기법을 포함하는 프레스 시스템을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a press system incorporating new heating and stamping techniques that solve the problems of the prior art and improve productivity.

본 발명의 또 다른 목적은 표면 산화를 위한 반응 시간을 감소시켜 산화 스케일을 감소시키는 분위기 제어 시스템(controlled atmosphere system)을 갖는 프레스 시스템을 개발하는 것이다.Another object of the present invention is to develop a press system with a controlled atmosphere system that reduces oxidation scale by reducing the reaction time for surface oxidation.

본 발명의 또 다른 목적은 산화물 스케일의 생성을 억제하기 위해 성형 단계 동안 분위기 제어를 제공하는 프레스 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a press system that provides atmosphere control during the forming step to suppress the formation of oxide scale.

본 요약은 프레스 시스템 및 프레스 시스템 내에서 시트 블랭크(sheet blank)로부터 핫 스탬핑 된 구조 요소를 제조하는 방법과 관련된 개념들을 소개하기 위해 제공된다. 이러한 개념들은 아래의 상세한 설명에서 더 자세히 설명된다. 본 요약은 청구된 주제의 주요 특징 또는 필수적인 특징을 확인하기 위한 것이 아니며, 상기 청구된 주제의 범위를 제한하기 위해 사용되도록 의도된 것이 아니다.This summary is provided to introduce concepts related to press systems and methods of manufacturing hot stamped structural elements from sheet blanks within press systems. These concepts are explained in more detail in the detailed description below. This summary is not intended to identify key features or essential features of the claimed subject matter, nor is it intended to be used to limit the scope of the claimed subject matter.

본 발명의 일 측면에 있어, 프레스 시스템이 제공된다. 상기 프레스 시스템은 분위기 제어 시스템(controlled atmosphere system) 및 핫 스탬핑 구조 요소를 제조하기 위한 프레스 툴 장치(press tool apparatus)를 포함한다. 상기 프레스 툴 장치는 하부 몸체 부재, 상기 하부 몸체 부재에 대응하는 상부 몸체 부재를 포함한다. 상기 상부 몸체 부재와 하부 몸체 부재는 서로에 대해 이동하도록 구성된다. 상기 프레스 툴 장치는 또한 하부 몸체 부재와 상부 몸체 부재 사이에 정의된 프레스-툴 챔버를 더 포함한다. 상기 프레스 툴 장치는 프레스-툴 챔버 내에 배치된 상부 다이 부재 및 하부 다이 부재를 더 포함한다. 상기 상부 다이 부재는 상부 몸체 부재에 결합되고 하부 다이 부재는 하부 몸체 부재에 결합된다. 상기 프레스 툴 장치는 프레스-툴 챔버 내에 배치된 가열 장치를 포함한다. 상기 가열 장치는 시트 블랭크를 가열하도록 구성된다. 상기 상부 다이 부재 및 하부 다이 부재는 제어된 상기 분위기 시스템에 의해 제어된 분위기에서 가열된 시트 블랭크에 스탬핑 및 다이-내 담금질(in-die quenching)을 통해 핫 블랭킹을 수행하여 핫 스탬핑 된 구조 요소를 형성하도록 구성된다.In one aspect of the invention, a press system is provided. The press system includes a controlled atmosphere system and a press tool apparatus for manufacturing hot stamping structural elements. The press tool device includes a lower body member and an upper body member corresponding to the lower body member. The upper body member and the lower body member are configured to move relative to each other. The press tool device also includes a press-tool chamber defined between the lower body member and the upper body member. The press tool device further includes an upper die member and a lower die member disposed within the press-tool chamber. The upper die member is coupled to the upper body member and the lower die member is coupled to the lower body member. The press tool device includes a heating device disposed within the press-tool chamber. The heating device is configured to heat the sheet blank. The upper die member and the lower die member perform hot blanking through stamping and in-die quenching on a heated sheet blank in an atmosphere controlled by the controlled atmosphere system to form hot stamped structural elements. It is constructed to form.

일 실시 예에서, 핫 스탬핑 된 구조 요소를 형성하는 동안 분위기를 제어하는 동작은 핫 스탬핑 된 구조 요소 상의 스케일의 생성을 억제한다.In one embodiment, the act of controlling the atmosphere during formation of the hot stamped structural element inhibits the formation of scale on the hot stamped structural element.

일 실시 예에서, 상기 분위기 제어 시스템은 프레스 툴 장치를 에워싸고 있다.In one embodiment, the atmosphere control system surrounds the press tool device.

일 실시 예에서, 상기 분위기 제어 시스템은, 하부 몸체 부재와 상부 몸체 부재 사이에 배치된다.In one embodiment, the atmosphere control system is disposed between the lower body member and the upper body member.

일 실시 예에서, 상기 분위기 제어 시스템은 적어도 하나의 도어를 갖는 인클로저(enclosure) 및 분위기 제어 수단을 포함한다.In one embodiment, the atmosphere control system includes an enclosure having at least one door and an atmosphere control means.

일 실시 예에서, 상기 인클로저는 프레스 툴 장치를 둘러싸고, 상기 분위기 제어 수단은 인클로저 내의 분위기를 제어한다. 일 실시 예에서, 인클로저는 하나의 룸(room)이다.In one embodiment, the enclosure surrounds a press tool device and the atmosphere control means controls the atmosphere within the enclosure. In one embodiment, the enclosure is a room.

일 실시 예에서, 상기 분위기 제어 수단은 공기 유속을 제어하여 분위기를 제어하도록 구성된다.In one embodiment, the atmosphere control means is configured to control the atmosphere by controlling the air flow rate.

일 실시 예에서, 상기 분위기 제어 수단은 산소 함량을 감소시키는 임의의 매체(환원 분위기)로 충전하여 그 분위기를 제어하도록 구성되며, 여기서 상기 매체는 고체 매체, 액체 매체 또는 기체 매체 중 어느 하나이다.In one embodiment, the atmosphere control means is configured to control the atmosphere by filling it with any medium that reduces the oxygen content (reducing atmosphere), wherein the medium is either a solid medium, a liquid medium or a gaseous medium.

일 실시 예에서, 상기 분위기 제어 수단은 질소 가스, 헬륨 가스 또는 아르곤 가스 중 어느 하나에서 선택된 불활성 가스로 충전하여 분위기를 제어하도록 구성된다.In one embodiment, the atmosphere control means is configured to control the atmosphere by charging it with an inert gas selected from any one of nitrogen gas, helium gas, or argon gas.

일 실시 예에서, 상기 인클로저 및 상기 적어도 하나의 도어는 플라스틱, 수지, 목재, 금속, 합금 또는 합성 물질 중의 어느 하나로부터 선택된 재료로 제조된다.In one embodiment, the enclosure and the at least one door are made of a material selected from any one of plastic, resin, wood, metal, alloy, or synthetic material.

일 실시 예에서, 상기 인클로저는 프레스-툴 챔버를 둘러싸고, 상기 분위기 제어 수단은 프레스-툴 챔버 내의 분위기를 제어한다.In one embodiment, the enclosure surrounds a press-tool chamber and the atmosphere control means controls the atmosphere within the press-tool chamber.

일 실시 예에서, 상기 분위기 제어 시스템은 프레스-툴 챔버를 주변 분위기로부터 완전히 분리하도록 구성된다.In one embodiment, the atmosphere control system is configured to completely isolate the press-tool chamber from the surrounding atmosphere.

일 실시 예에서, 상기 프레스 시스템은 시트 블랭크 원재료 유닛(sheet blank raw material unit) 및 완제품 수집 유닛(finished product collection unit)을 포함한다.In one embodiment, the press system includes a sheet blank raw material unit and a finished product collection unit.

일 실시 예에서, 상기 분위기 제어 시스템은 일측에는 시트 블랭크 원재료 유닛이 장착되고 타측에는 완제품 수집 유닛이 장착된다. 상기 시트 블랭크 원재료 유닛은 프레스 툴 장치에 시트 블랭크를 제공하도록 구성되고, 상기 완제품 수집 유닛은 프레스 툴 장치로부터 핫 스탬핑 된 구조 요소를 수용하도록 구성된다.In one embodiment, the atmosphere control system is equipped with a sheet blank raw material unit on one side and a finished product collection unit on the other side. The sheet blank raw material unit is configured to provide sheet blanks to the press tool device, and the finished product collection unit is configured to receive hot stamped structural elements from the press tool device.

일 실시 예에서, 상기 가열 장치는 줄 가열(joules heating) 원리를 이용한 저항 가열 장치이다. In one embodiment, the heating device is a resistance heating device using the Joules heating principle.

일 실시 예에서, 상기 가열 장치는 전원, 및 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극 및 제4 전극을 포함하는 복수의 전극을 포함한다.In one embodiment, the heating device includes a power source and a plurality of electrodes including a first electrode, a second electrode, a third electrode, and a fourth electrode.

일 실시 예에서, 상기 프레스 툴 장치는 복수의 전극 중 적어도 하나를 선택적으로 결합 또는 분리하도록 구성된 적어도 하나의 클램핑 장치를 포함한다.In one embodiment, the press tool device includes at least one clamping device configured to selectively couple or disconnect at least one of a plurality of electrodes.

일 실시 예에서, 상기 프레스 툴 장치는 제1 공압 실린더(pneumatic cylinder) 및 제2 공압 실린더를 포함하는 2개의 클램핑 장치들을 포함한다. 상기 제1 공압 실린더는 제3 전극을 제1 전극과 선택적으로 결합 또는 분리하도록 구성되고, 상기 제2 공압 실린더는 제4 전극을 제2 전극과 선택적으로 결합 또는 분리하도록 구성된다.In one embodiment, the press tool device includes two clamping devices comprising a first pneumatic cylinder and a second pneumatic cylinder. The first pneumatic cylinder is configured to selectively couple or separate the third electrode from the first electrode, and the second pneumatic cylinder is configured to selectively couple or separate the fourth electrode from the second electrode.

일 실시 예에서, 상기 복수의 전극은 구리 전극들이다. 일 실시 예에서, 상기 시트 블랭크는 코팅되지 않은 붕소 강판 블랭크이다(boron steel sheet blank).In one embodiment, the plurality of electrodes are copper electrodes. In one embodiment, the sheet blank is an uncoated boron steel sheet blank.

일 실시 예에서, 상기 시트 블랭크는 0.6mm 내지 2.0mm 사이의 두께를 갖는다.In one embodiment, the sheet blank has a thickness between 0.6 mm and 2.0 mm.

일 실시 예에서, 상기 상부 다이 부재 및 상기 하부 다이 부재는 소정의 온도에서 작동하도록 구성된다.In one embodiment, the upper die member and the lower die member are configured to operate at a predetermined temperature.

일 실시 예에서, 상기 상부 몸체 부재 및 상기 하부 몸체 부재는 기계적 배열 또는 유압식 배열 중 어느 하나를 통해 서로에 대해 이동된다.In one embodiment, the upper body member and the lower body member are moved relative to each other either through a mechanical arrangement or a hydraulic arrangement.

일 실시 예에서, 상기 가열 장치는 유도 가열(induction heating) 장치이다. In one embodiment, the heating device is an induction heating device.

일 실시 예에서, 상기 프레스 시스템은 제어 시스템 및 폐-루프 피드백 시스템을 포함한다. 상기 폐-루프 피드백 시스템은 분위기 제어 시스템 및 프레스 툴 장치와 관련된 정보를 모니터링하고 프레스 시스템을 제어하도록 구성된 제어 시스템으로 전달하도록 구성된다.In one embodiment, the press system includes a control system and a closed-loop feedback system. The closed-loop feedback system is configured to monitor and communicate information related to the atmosphere control system and the press tool device to a control system configured to control the press system.

본 발명의 다른 측면에 있어서, 프레스 시스템 내의 시트 블랭크로부터 핫 스탬핑 된 구조 요소를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 프레스 시스템은 적어도 하나의 도어를 갖는 인클로저, 및 분위기 제어 수단을 포함하는 분위기 제어 시스템을 포함한다. 상기 프레스 시스템은 또한 프레스 도구 장치를 포함한다. 상기 프레스 툴 장치는 하부 몸체 부재와, 상기 하부 몸체 부재에 대응하는 상부 몸체 부재를 포함한다. 상기 상부 몸체 부재와 상기 하부 몸체 부재는 서로에 대해 상대적으로 이동하도록 구성된다. 상기 프레스 툴 장치는 상기 하부 몸체 부재와 상기 상부 몸체 부재 사이에 정의된 프레스-툴 챔버를 더 포함한다. 상기 프레스 툴 장치는 프레스-툴 챔버 내에 배치된 상부 다이 부재 및 하부 다이 부재를 더 포함한다. 상기 상부 다이 부재는 상부 몸체 부재에 결합되고, 상기 하부 다이 부재는 하부 몸체 부재에 결합된다. 상기 프레스 툴 장치는 프레스-툴 챔버 내에 배치된 가열 장치를 포함한다. 상기 가열 장치는 전원에 결합된 복수의 전극을 포함한다. 상기 방법은 시트 블랭크를 상기 복수의 전극으로 이송하는 동작을 더 포함한다. 상기 방법은 또한 인클로저의 적어도 하나의 도어를 폐쇄하고 상기 분위기 제어 수단을 통해 인클로저 내의 분위기를 제어하는 동작을 포함한다. 상기 방법은 또한 적어도 하나의 클램핑 장치를 통해 복수의 전극 사이에 시트 블랭크를 클램핑하는 동작을 더 포함한다. 상기 방법은 전원으로부터 복수의 전극에 전력을 공급하여 시트 블랭크를 제1 소정 온도로 가열하는 동작을 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 적어도 하나의 클램핑 장치를 후퇴시켜 가열된 시트 블랭크를 클램핑 해제하는 동작을 더 포함한다. 상기 방법은 또한 상부 부재를 하부 부재에 대해 이동시키는 동작을 더 포함한다. 상기 방법은 제어된 분위기에서 상부 다이 부재 및 하부 다이 부재에 의해 상기 가열된 시트 블랭크 상에 스탬핑 및 다이-내 담금질(in-die quenching)을 이용한 핫 블랭킹(hot blanking)을 수행하여 핫 스탬핑 된 구조 요소를 형성하는 동작을 더 포함한다.In another aspect of the invention, a method of manufacturing hot stamped structural elements from a sheet blank in a press system is provided. The press system includes an enclosure having at least one door, and an atmosphere control system including atmosphere control means. The press system also includes a press tool device. The press tool device includes a lower body member and an upper body member corresponding to the lower body member. The upper body member and the lower body member are configured to move relative to each other. The press tool device further includes a press-tool chamber defined between the lower body member and the upper body member. The press tool device further includes an upper die member and a lower die member disposed within the press-tool chamber. The upper die member is coupled to the upper body member and the lower die member is coupled to the lower body member. The press tool device includes a heating device disposed within the press-tool chamber. The heating device includes a plurality of electrodes coupled to a power source. The method further includes transferring a sheet blank to the plurality of electrodes. The method also includes closing at least one door of the enclosure and controlling the atmosphere within the enclosure via the atmosphere control means. The method further includes clamping the sheet blank between the plurality of electrodes via at least one clamping device. The method includes heating the sheet blank to a first predetermined temperature by supplying power to a plurality of electrodes from a power source. The method also includes retracting the at least one clamping device to unclamp the heated sheet blank. The method also includes moving the upper member relative to the lower member. The method performs hot blanking using stamping and in-die quenching on the heated sheet blank by an upper die member and a lower die member in a controlled atmosphere to form a hot stamped structure. It further includes operations for forming elements.

일 실시 예에서, 상기 제1 소정 온도는 약 350℃ 내지 950℃의 범위이다. 일 실시 예에서, 상기 제1 소정 온도는 약 750℃ 내지 950℃의 범위이다. 일 실시 예에서, 상기 제1 소정 온도는 900℃이다.In one embodiment, the first predetermined temperature ranges from about 350°C to 950°C. In one embodiment, the first predetermined temperature ranges from about 750°C to 950°C. In one embodiment, the first predetermined temperature is 900°C.

일 실시 예에서, 핫 스탬핑 된 구조 요소의 형성 동안 분위기를 제어하는 동작은 상기 핫 스탬핑 된 구조 요소에 스케일이 생성되는 것을 억제한다.In one embodiment, controlling the atmosphere during formation of a hot stamped structural element inhibits scale build-up on the hot stamped structural element.

일 실시 예에서, 상기 프레스 시스템은 시트 블랭크의 온도를 감지하기 위한 비접촉식 고온계(non-contact pyrometer)를 포함한다.In one embodiment, the press system includes a non-contact pyrometer to sense the temperature of the sheet blank.

일 실시 예에서, 상기 프레스 시스템은 제어 시스템 및 폐-루프 피드백 시스템을 포함하며, 여기서, 상기 폐-루프 피드백 시스템은 분위기 제어 시스템 및 프레스 툴 장치와 관련된 정보를 모니터링하고 프레스 시스템을 제어하도록 구성된 제어 시스템으로 전달하도록 구성된다.In one embodiment, the press system includes a control system and a closed-loop feedback system, wherein the closed-loop feedback system monitors information related to the atmosphere control system and the press tool device and controls configured to control the press system. It is configured to be delivered to the system.

본 개시의 다른 특징 및 양상은 다음의 설명 및 첨부된 도면으로부터 명백해질 것이다.Other features and aspects of the present disclosure will become apparent from the following description and accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 예시적인 프레스 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 프레스 시스템의 프레스 툴 장치의 개략도를 도시한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프레스 툴 장치의 다른 개략도를 도시한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 프레스 시스템의 분위기 제어 시스템의 다른 개략도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른, 프레스 시스템 내의 시트 블랭크로부터 핫 스탬핑 구조 요소를 제조하는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 8은 종래의 시스템 및 방법을 사용하여 제조된 종래 기술의 핫 스탬핑 된 구조 요소의 이미지를 도시한다.
도 9는 본 발명의 프레스 시스템을 사용하여 제조된 핫 스탬핑 된 구조 요소의 이미지를 도시한다.
도 10은 종래의 핫 스탬핑 된 구조 요소와 본 발명의 프레스 시스템을 이용하여 제조된 핫 스탬핑 된 구조 요소의 응력-변형(stress-strain) 곡선을 나타내는 그래프를 도시한다.
본 명세서에 언급된 도면들은 특별히 언급된 경우를 제외하고는 축척에 따라 그려진 것으로 이해되어서는 안 되며, 이들 도면들은 본질적으로 단지 예시적이다.1 shows a schematic diagram of an exemplary press system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a schematic diagram of a press tool device of a press system according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 show another schematic diagram of a press tool device according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 show another schematic diagram of an atmosphere control system of a press system according to an embodiment of the present invention.
7 shows a flow diagram of a method of manufacturing a hot stamped structural element from a sheet blank in a press system, according to an embodiment of the present invention.
8 shows an image of a prior art hot stamped structural element manufactured using conventional systems and methods.
Figure 9 shows an image of a hot stamped structural element manufactured using the press system of the present invention.
Figure 10 shows a graph representing the stress-strain curves of a conventional hot stamped structural element and a hot stamped structural element manufactured using the press system of the present invention.
The drawings referred to herein should not be construed as being drawn to scale, except where specifically noted, and they are merely illustrative in nature.

본 개시의 다양한 예시적인 실시 예들에 대한 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 설명된다. 상기 실시 예들은 본 개시를 명확하게 전달하기 위해 본 명세서에서 상세하게 설명된다는 점에 유의해야 한다. 그러나, 본원에 제공된 세부 사항의 양은 실시 예들의 예상되는 변형들을 제한하려는 것이 아니라, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 개시의 정신 및 범위 내에 속하는 모든 변형, 균등물 및 대안들을 망라하기 위한 것이다. A detailed description of various exemplary embodiments of the present disclosure is described herein with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the above embodiments are described in detail herein to clearly convey the present disclosure. However, the amount of detail provided herein is not intended to limit the contemplated variations of the embodiments, but rather to cover all modifications, equivalents and alternatives falling within the spirit and scope of the disclosure as defined by the appended claims. .

또한, 본 명세서에서 명시적으로 설명되거나 도시되지는 않았지만, 본 개시의 원리를 구현하는 다양한 배열들이 고안될 수 있다는 것도 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 개시의 원리들, 양태들 및 실시 예들뿐만 아니라 구체적인 예들을 인용하는 본 명세서의 모든 설명은 그들의 균등물들을 망라하는 것으로 의도된다. It should also be understood that various arrangements may be devised that embody the principles of the present disclosure, although not explicitly described or shown herein. Additionally, all statements herein reciting specific examples as well as principles, aspects and embodiments of the disclosure are intended to encompass equivalents thereof.

본 명세서에서 사용되는 용어는 특정 실시 예들을 설명하기 위한 목적일 뿐이며, 예시적인 실시 예들을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태("a", "an" 및 "the")는, 문맥상 달리 명시되지 않는 한, 그것의 복수 형태도 또한 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 사용되는, "포함한다", "포함하는", "갖는다" 및/또는 "갖는"이라는 용어는 서술된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 명시하지만, 하나 또는 다수의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는 것으로 이해될 것이다. The terminology used herein is for the purpose of describing specific embodiments only and is not intended to limit the illustrative embodiments. As used herein, the singular forms “a”, “an” and “the” are intended to also include plural forms thereof, unless the context clearly dictates otherwise. As used herein, the terms "comprise", "comprising", "having" and/or "having" specify the presence of a described feature, integer, step, operation, element and/or component; It will be understood that this does not exclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components and/or groups thereof.

또한, 일부 다른 실시 예들에서, 언급된 기능/행위들은 도면에 기재된 순서와 다르게 발생할 수 있음에 유의해야 할 것이다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 두 개의 도면이 실제로는 동시에 실행될 수도 있고, 관련된 기능/행위들에 따라서는 때때로 역순으로 실행될 수도 있을 것이다.Additionally, it should be noted that in some other embodiments, the mentioned functions/actions may occur differently from the order depicted in the drawings. For example, two drawings shown sequentially may actually be executed simultaneously, and may sometimes be executed in reverse order depending on the functions/actions involved.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들(기술 및 과학 용어 포함)은 예시적인 실시 예들이 속하는 기술분야에서 통상의 전문가에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 예를 들어, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 그것의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에 명시적으로 그렇게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다는 것이 더욱 이해될 것이다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the exemplary embodiments pertain. For example, terms as defined in commonly used dictionaries should be construed to have a meaning consistent with their meaning in the context of the relevant art and, unless explicitly so defined herein, are ideal or excessive. It will be further understood that it should not be interpreted in a formal sense.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 예시적인 프레스 시스템(200)이 도시되어 있다. 상기 프레스 시스템(200)은 시트 블랭크(110)로부터 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)를 형성을 가능하게 한다. 상기 프레스 시스템(200)은 시트 블랭크 원재료 유닛(202), 분위기 제어 시스템(170), 프레스 툴 장치(100) 및 완제품 수집 유닛(204)을 포함한다. 상기 시트 블랭크 원재료 유닛(202)은 시트 블랭크(110)를 저장하도록 구성된다. 상기 완제품 수집 유닛(204)은 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)를 저장하도록 구성된다. 상기 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)는 센터 필러, 루프 레일, 범퍼 및/또는 임팩트 빔과 같은 구성 요소일 수 있다. 1, an exemplary press system 200 according to an embodiment of the present invention is shown. The press system 200 enables the formation of a hot stamped structural element 111 from a sheet blank 110 . The press system 200 includes a sheet blank raw material unit 202, an atmosphere control system 170, a press tool device 100, and a finished product collection unit 204. The sheet blank raw material unit 202 is configured to store sheet blanks 110. The finished product collection unit 204 is configured to store hot stamped structural elements 111 . The hot stamped structural elements 111 may be components such as center pillars, roof rails, bumpers and/or impact beams.

예시된 실시 예에서, 시트 블랭크(110)는 코팅되지 않은 붕소 강판 블랭크(boron steel sheet blank)이다. 선택적으로는, 상기 시트 블랭크(110)는 임의의 강철 또는 알루미늄 합금, 티타늄 합금, 마그네슘 합금 등과 같은 합금일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 예시된 실시 예에서, 상기 시트 블랭크(110)는 0.6mm 내지 2.0mm 사이의 두께를 갖는다. 선택적으로, 상기 시트 블랭크(110)는 본 발명의 범위를 제한함이 없이 임의의 두께를 가질 수 있다.In the illustrated embodiment, sheet blank 110 is an uncoated boron steel sheet blank. Optionally, the sheet blank 110 may be any steel or alloy such as aluminum alloy, titanium alloy, magnesium alloy, etc., but is not limited thereto. In the illustrated embodiment, the sheet blank 110 has a thickness between 0.6 mm and 2.0 mm. Optionally, the sheet blank 110 may have any thickness without limiting the scope of the present invention.

도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 프레스 툴 장치(100)는 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)를 제조하도록 구성된 핫 스탬핑 프레스를 구현한다. 본 발명의 프레스 툴 장치(100)는 시트 블랭크(110)를 가열하고, 이후 가열된 시트 블랭크(110)를 성형 및 다이-내 담금질을 동시에 수행하면서 블랭킹(blanking)(트리밍)을 수행한다. 2, 3 and 4, the press tool device 100 implements a hot stamping press configured to manufacture hot stamped structural elements 111. The press tool device 100 of the present invention heats the sheet blank 110, and then performs blanking (trimming) while simultaneously forming and in-die quenching of the heated sheet blank 110.

상기 프레스 툴 장치(100)는 가열 장치(102)를 포함한다. 가열 장치(102)는 시트 블랭크(110)를 가열하도록 구성된다. 예시된 실시 예에서, 가열 장치(102)는 줄(joules) 가열 원리를 이용한 저항 가열 장치이다. 가열 장치(102)는 줄 가열 원리를 사용하여 시트 블랭크(110)를 가열한다. 다른 예에서, 상기 가열 장치(102)는 유도 가열 장치이다. 시트 블랭크(110)는 가열 장치에 의해 미리 정해진 시간 동안 미리 정해진 온도로 가열될 수 있다.The press tool device 100 includes a heating device 102. Heating device 102 is configured to heat sheet blank 110 . In the illustrated embodiment, the heating device 102 is a resistance heating device using the joules heating principle. Heating device 102 heats sheet blank 110 using Joule heating principles. In another example, the heating device 102 is an induction heating device. The sheet blank 110 may be heated to a predetermined temperature for a predetermined time by a heating device.

상기 가열 장치(102)는 전원(116)(도 4에 도시됨)과, 제1 전극(114a), 제2 전극(114b), 제3 전극(114c) 및 제4 전극(114d)을 포함하는 복수의 전극(114)을 포함한다. 예시된 실시 예에서, 상기 복수의 전극(114)들은 구리 전극이다. 또는, 상기 복수의 전극(114)은 어떤 제한 없이 스테인리스 스틸과 같은 임의의 전류 전도성 재료로 이루어질 수 있다. 예시된 실시 예에서, 상기 전원(116)은 저전압 고전류 직류(DC) 전원 공급 장치이다. 상기 프레스 시스템(200)은 시트 블랭크(110)의 온도를 감지하기 위한 비접촉식 고온계(pyrometer)(253)를 포함한다. The heating device 102 includes a power source 116 (shown in FIG. 4) and a first electrode 114a, a second electrode 114b, a third electrode 114c, and a fourth electrode 114d. It includes a plurality of electrodes 114. In the illustrated embodiment, the plurality of electrodes 114 are copper electrodes. Alternatively, the plurality of electrodes 114 may be made of any current-conducting material, such as stainless steel, without any limitation. In the illustrated embodiment, the power source 116 is a low voltage, high current direct current (DC) power supply. The press system 200 includes a non-contact pyrometer 253 for detecting the temperature of the sheet blank 110.

상기 프레스 툴 장치(100)는 복수의 전극(114) 중 적어도 하나를 선택적으로 결합 또는 분리하도록 구성된 적어도 하나의 클램핑 장치(130)를 포함한다. 상기 프레스 툴 장치(100)는 제1 공압 실린더(130a) 및 제2 공압 실린더(130b)를 포함하는 2개의 클램핑 장치(130)를 포함한다. 예시된 예에서, 상기 클램핑 장치(130)는 공압 실린더인 것으로 예시된다. 선택적으로는, 상기 클램핑 장치(130)는 제한 없이 기계식 또는 유압식 클램핑 장치일 수 있다. 제2 전극(114b)은 제1 공압 실린더(130a)에 의해 지지되고, 제4 전극(114d)은 제2 공압 실린더(130b)에 의해 지지된다. 제1 공압 실린더(130a)는 제3 전극(114c)을 제1 전극(114a)과 선택적으로 결합 또는 분리하도록 구성되고, 제2 공압 실린더(130b)는 제4 전극(114d)을 제2 전극(114b)과 선택적으로 결합 또는 분리하도록 구성된다. The press tool device 100 includes at least one clamping device 130 configured to selectively couple or separate at least one of the plurality of electrodes 114. The press tool device 100 includes two clamping devices 130 including a first pneumatic cylinder 130a and a second pneumatic cylinder 130b. In the illustrated example, the clamping device 130 is illustrated as being a pneumatic cylinder. Alternatively, the clamping device 130 may be a mechanical or hydraulic clamping device, without limitation. The second electrode 114b is supported by the first pneumatic cylinder 130a, and the fourth electrode 114d is supported by the second pneumatic cylinder 130b. The first pneumatic cylinder 130a is configured to selectively couple or separate the third electrode 114c from the first electrode 114a, and the second pneumatic cylinder 130b connects the fourth electrode 114d to the second electrode ( It is configured to selectively combine or separate from 114b).

상기 프레스 툴 장치(100)는 하부 몸체 부재(106)와, 상기 하부 몸체 부재(106)에 대응하는 상부 몸체 부재(104)를 포함한다. 상기 상부 몸체 부재(104)와 상기 하부 몸체 부재(106)는 서로에 대해 움직이도록 구성된다. 상부 몸체 부재(104)와 하부 몸체 부재(106)는 기계적 장치 유압식 장치 중 어느 하나를 통해 서로에 대해 상대적으로 이동한다. 예시된 예에서, 상부 몸체 부재(104)는 유압식 장치(도시되지 않음)를 통해 하부 몸체 부재(106)에 대해 상대적으로 이동된다. 다른 예에서, 하부 몸체 부재(104)는 어떠한 제한 없이 상부 몸체 부재(104)에 대해 상대적으로 이동될 수 있다. 하부 몸체 부재(106) 및 상부 몸체 부재(104)는 프레스-툴 챔버(118)를 정의한다(도 3에 도시됨). 예시된 실시 예에서, 상기 가열 장치(102)는 프레스-툴 챔버(118) 내에 배치된다. 제1 전극(114A) 및 제3 전극(114C)은 하부 몸체 부재(106)로부터 연장되는 복수의 스탠드 부재들(117)에 의해 지지된다.The press tool device 100 includes a lower body member 106 and an upper body member 104 corresponding to the lower body member 106. The upper body member 104 and the lower body member 106 are configured to move relative to each other. The upper body member 104 and lower body member 106 move relative to each other via either a mechanical device or a hydraulic device. In the illustrated example, upper body member 104 is moved relative to lower body member 106 via hydraulic devices (not shown). In another example, lower body member 104 may be moved relative to upper body member 104 without any restrictions. Lower body member 106 and upper body member 104 define press-tool chamber 118 (shown in Figure 3). In the illustrated embodiment, the heating device 102 is disposed within the press-tool chamber 118. The first electrode 114A and the third electrode 114C are supported by a plurality of stand members 117 extending from the lower body member 106.

상기 프레스 툴 장치(100)는 상부 다이 부재(120)와 하부 다이 부재(122)를 포함한다. 도시된 실시 예에서, 상부 다이 부재(120)와 하부 다이 부재(122)는 프레스-툴 챔버(118) 내에 배치된다. 상부 다이 부재(120)는 상부 몸체 부재(104)에 결합되고 하부 다이 부재(122)는 하부 몸체 부재(106)에 결합된다. 추가적인 베이스 부재(도시되지 않음) 및 체결 부재(도시되지 않음)가 다이 부재들을 몸체 부재들에 결합하는 데 사용될 수 있다. The press tool device 100 includes an upper die member 120 and a lower die member 122. In the depicted embodiment, upper die member 120 and lower die member 122 are disposed within press-tool chamber 118. The upper die member 120 is coupled to the upper body member 104 and the lower die member 122 is coupled to the lower body member 106. Additional base members (not shown) and fastening members (not shown) may be used to couple the die members to the body members.

예시된 실시 예에서, 상부 다이 부재(120) 및 하부 다이 부재(122)는 시트 블랭크(110)를 블랭킹/트리밍하기 위한 블랭킹 툴(도시되지 않음)과 함께 제공된다. 당업자에게 공지된 다양한 유형의 블랭킹 툴들이 제한 없이 시트 블랭크(110)에 대해 상이한 블랭킹 작업을 수행하는 데 사용될 수 있다. 다른 예에서는, 상부 다이 부재(120) 및 하부 다이 부재(122) 중 하나에만 블랭킹 툴이 제공되며, 이에 제한되지 않는다. 상부 다이 부재(120) 및 하부 다이 부재(122)는 미리 결정된 온도에서 작동하도록 구성된다. 상부 다이 부재(120) 및 하부 다이 부재(122) 내에 구비된 파이프라인 등의 순환 부재를 통해 냉각수 또는 드라이아이스와 같은 냉각수를 순환시키는 냉각 장치(도시되지 않음)는 상부 다이 부재(120) 및 하부 다이 부재(122)를 소정의 온도에서 작동시킬 수 있게 한다.In the illustrated embodiment, upper die member 120 and lower die member 122 are provided with a blanking tool (not shown) for blanking/trimming sheet blank 110. Various types of blanking tools known to those skilled in the art may be used to perform different blanking operations on the sheet blank 110 without limitation. In another example, but not limited to, only one of the upper die member 120 and the lower die member 122 is provided with a blanking tool. The upper die member 120 and lower die member 122 are configured to operate at a predetermined temperature. A cooling device (not shown) that circulates coolant such as coolant or dry ice through a circulation member such as a pipeline provided in the upper die member 120 and the lower die member 122 is The die member 122 can be operated at a predetermined temperature.

상부 다이 부재(120) 및 하부 다이 부재(122)는 가열된 시트 블랭크(110)에 스탬핑 및 다이-내 담금질로써 핫 블랭킹을 수행하도록 구성된다. 상기 프레스 툴 장치(100)의 상부 다이 부재(120)와 상기 프레스 툴 장치(100)의 하부 다이 부재(122)의 상호 작용에 의해 시트 블랭크(110)의 프로파일링이 이루어진다. The upper die member 120 and lower die member 122 are configured to perform hot blanking by stamping and in-die quenching on the heated sheet blank 110. The sheet blank 110 is profiled by interaction between the upper die member 120 of the press tool device 100 and the lower die member 122 of the press tool device 100.

도 1을 참조하면, 상기 프레스 시스템(200)은 제어 시스템(251) 및 폐-루프 피드백 시스템(252)을 포함한다. 상기 폐-루프 피드백 시스템(252)은 시트 블랭크 원재료 유닛(202), 완제품 수집 유닛(204), 비접촉식 고온계(253), 분위기 제어 시스템(170) 및 프레스 툴 장치(100)와 관련된 정보를 모니터링하고 프레스 시스템(200)을 제어하도록 구성된 제어 시스템(251)에 그 정보를 전달하도록 구성된다. Referring to FIG. 1, the press system 200 includes a control system 251 and a closed-loop feedback system 252. The closed-loop feedback system 252 monitors information related to the sheet blank raw material unit 202, the finished product collection unit 204, the non-contact pyrometer 253, the atmosphere control system 170, and the press tool device 100. It is configured to transmit the information to a control system 251 configured to control the press system 200.

도 1 및 도 5를 참조하면, 상기 프레스 시스템(200)은 분위기를 제어하도록 구성된 분위기 제어 시스템(170)을 포함한다. 상기 분위기 제어 시스템(170)은 적어도 하나의 도어(174)를 갖는 인클로저(172) 및 분위기 제어 수단(176)을 포함한다. 일 예에서, 상기 분위기 제어 수단(176)은 공기 유량을 제어하여 분위기를 제어하도록 구성된다. 다른 예에서, 분위기 제어 수단(176)은 산소 함량을 감소시키는 임의의 매체로 충전하여 분위기를 제어하도록 구성되며, 여기서 상기 매체는 산화철 볼(ferrous iron oxide balls)과 같은 고체 매체, 액체 질소와 같은 액체 매체, 또는 기체 매체 중 어느 하나이다. 또 다른 예에서, 상기 분위기 제어 수단(176)은 질소 가스, 헬륨 가스 또는 아르곤 가스 중 어느 하나 또는 이들의 임의의 조합 중에서 선택된 불활성 가스로 충전하여 분위기를 제어하도록 구성된다. 1 and 5, the press system 200 includes an atmosphere control system 170 configured to control the atmosphere. The atmosphere control system 170 includes an enclosure 172 having at least one door 174 and atmosphere control means 176. In one example, the atmosphere control means 176 is configured to control the atmosphere by controlling the air flow rate. In another example, the atmosphere control means 176 is configured to control the atmosphere by filling it with any medium that reduces the oxygen content, wherein the medium is a solid medium such as ferrous iron oxide balls, liquid nitrogen, etc. Either a liquid medium or a gaseous medium. In another example, the atmosphere control means 176 is configured to control the atmosphere by charging it with an inert gas selected from nitrogen gas, helium gas, or argon gas, or any combination thereof.

상기 분위기 제어 시스템(170)은 일측에 시트 블랭크 원재료 유닛(202)과 타측에 완제품 수집 유닛(204)을 구비한다. 시트 블랭크 원재료 유닛(202)은 시트 블랭크(110)를 프레스 툴 장치(100)에 제공하도록 구성되고, 완제품 수집 유닛(204)은 프레스 툴 장치(100)로부터 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)를 수용하도록 구성된다. The atmosphere control system 170 includes a sheet blank raw material unit 202 on one side and a finished product collection unit 204 on the other side. The sheet blank raw material unit 202 is configured to provide sheet blanks 110 to the press tool device 100, and the finished product collection unit 204 receives hot stamped structural elements 111 from the press tool device 100. It is configured to do so.

예시된 실시 예에서, 상기 분위기 제어 시스템(170)은 프레스 툴 장치(100)를 둘러싸고 있다. 인클로저(172)는 프레스 툴 장치(100)를 둘러싸고, 분위기 제어 수단(176)은 인클로저(172) 내의 분위기를 제어한다. 상기 프레스 툴 장치(100)를 에워싸는 상기 분위기 제어 시스템(170)은 프레스 툴 장치(100)를 주변 분위기로부터 실질적으로 격리한다. 다른 예에서, 인클로저(172)는 하나의 실이다.In the illustrated embodiment, the atmosphere control system 170 surrounds the press tool device 100. The enclosure 172 surrounds the press tool device 100, and the atmosphere control means 176 controls the atmosphere within the enclosure 172. The atmosphere control system 170 surrounding the press tool device 100 substantially isolates the press tool device 100 from the surrounding atmosphere. In another example, enclosure 172 is a single room.

또 다른 예(도시되지 않음)에서, 상기 분위기 제어 시스템(170)은 프레스-툴 챔버(118)를 둘러싸는 하부 몸체 부재(106)와 상부 몸체 부재(104) 사이에 배치될 수 있다. 상기 분위기 제어 시스템(170)은 프레스-툴 챔버(118)를 주변 분위기로부터 격리하도록 구성된다. In another example (not shown), the atmosphere control system 170 may be disposed between the lower body member 106 and upper body member 104 surrounding the press-tool chamber 118. The atmosphere control system 170 is configured to isolate the press-tool chamber 118 from the surrounding atmosphere.

상기한 두 예에서 인클로저(172) 및 적어도 하나의 도어(174)는 플라스틱, 수지, 목재, 금속, 합금 또는 합성 물질 중의 어느 하나로부터 선택된 재료로 제조된다.In both examples above, enclosure 172 and at least one door 174 are made of a material selected from any one of plastic, resin, wood, metal, alloy, or synthetic material.

예시된 예에서, 상기 분위기 제어 시스템(170)은 하나의 도어(174)를 갖는 인클로저(172)를 포함한다. 선택적으로는, 상기 분위기 제어 시스템(170)의 인클로저(172)는, 제한 없이, 둘 이상의 도어(174)를 가질 수 있다. 인클로저(172)는 적어도 하나의 슬롯(175)을 포함한다. 도시된 예에서, 인클로저(172)는 2개의 슬롯들(175)을 포함하며, 그 슬롯들(175) 중 하나(도 6에 도시됨)는 시트 블랭크(110)의 삽입을 용이하게 하고 다른 슬롯(175)(도시되지 않음)은 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)의 회수를 용이하게 한다. 상기 적어도 하나의 슬롯(175)은 시트 블랭크(110)가 삽입되거나 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)가 회수되면 슬롯을 닫도록 수동 또는 자동으로 제어되는 폐쇄 요소(도시되지 않음)가 제공된다. 예시된 예에서, 비접촉 고온계(253)가 분위기 제어 시스템(170) 내에 배치된다. 보다 구체적으로, 비접촉 고온계(253)는 시트 블랭크(110)에 접근할 수 있도록 인클로저(172) 내의 임의의 위치에 배치된다.In the illustrated example, the atmosphere control system 170 includes an enclosure 172 having one door 174. Optionally, the enclosure 172 of the atmosphere control system 170 may have two or more doors 174, without limitation. Enclosure 172 includes at least one slot 175. In the example shown, the enclosure 172 includes two slots 175, one of which (shown in Figure 6) facilitates insertion of the sheet blank 110 and the other slot. 175 (not shown) facilitates recovery of the hot stamped structural element 111. The at least one slot 175 is provided with a manually or automatically controlled closing element (not shown) to close the slot once the sheet blank 110 is inserted or the hot stamped structural element 111 is withdrawn. In the illustrated example, a non-contact pyrometer 253 is disposed within the atmosphere control system 170. More specifically, the non-contact pyrometer 253 is placed anywhere within the enclosure 172 to provide access to the sheet blank 110.

작동 중에, 상기 분위기 제어 시스템(170)은, 상부 다이 부재(120) 및 하부 다이 부재(122)가 가열 된 시트 블랭크(110)에 스탬핑 및 다이-내 담금질로 핫 블랭킹을 수행함에 따라, 인클로저(172) 내의 분위기를 제어한다. 핫 스탬프 구조 요소(111)의 형성 동안 분위기를 제어하는 것은 핫 스탬프 구조 요소(111) 상의 스케일의 생성을 억제한다.During operation, the atmosphere control system 170 operates in an enclosure ( 172) Controls the atmosphere within. Controlling the atmosphere during formation of the hot stamp structural element 111 inhibits the formation of scale on the hot stamp structural element 111.

복수의 조작기들(미도시)을 사용하여 시트 블랭크(110)를 시트 블랭크 원재료 유닛(202)에서 프레스 툴 장치(100)로 이송하고, 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)를 프레스 툴 장치(100)에서 완제품 수집 유닛(204)으로 이송한다.Using a plurality of manipulators (not shown), the sheet blank 110 is transferred from the sheet blank raw material unit 202 to the press tool device 100, and the hot stamped structural element 111 is transferred to the press tool device 100. It is transferred to the finished product collection unit 204.

도 6을 참조하면, 시트 블랭크(110)로부터 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)를 제조하는 방법(300)이 도시된다. 단계(301)에서, 시트 블랭크 원재료 유닛(202)으로부터의 시트 블랭크(110)는 인클로저(172)에 구비된 슬롯(175)을 통해 프레스 툴 장치(100) 내의 복수의 전극(114) 상으로 이송된다.6, a method 300 of manufacturing a hot stamped structural element 111 from a sheet blank 110 is shown. In step 301, the sheet blank 110 from the sheet blank raw material unit 202 is transferred onto the plurality of electrodes 114 in the press tool device 100 through the slot 175 provided in the enclosure 172. do.

단계(302)에서, 분위기 제어 시스템(170)의 적어도 하나의 도어(174)는 폐쇄되고 인클로저(172) 내의 분위기는 분위기 제어 수단(176)에 의해 제어된다.In step 302, at least one door 174 of the atmosphere control system 170 is closed and the atmosphere within the enclosure 172 is controlled by the atmosphere control means 176.

단계(303)에서, 복수의 전극(114) 사이에 배치된 시트 블랭크(110)는 적어도 하나의 클램핑 장치(130)에 의해 클램핑 된다. 제1 공압 실린더(130a)는 제3전극(114c)과 제1전극(114a)을 맞물리고, 제2공압 실린더(130b)는 제4전극(114d)과 제2전극(114b)을 맞물리면서 상기 복수의 전극(114) 사이에서 시트 블랭크(110)를 클램핑 한다.In step 303, the sheet blank 110 disposed between the plurality of electrodes 114 is clamped by at least one clamping device 130. The first pneumatic cylinder 130a engages the third electrode 114c and the first electrode 114a, and the second pneumatic cylinder 130b engages the fourth electrode 114d and the second electrode 114b. The sheet blank 110 is clamped between the electrodes 114.

단계(304)에서, 시트 블랭크(110)는 전원(116)으로부터 복수의 전극(114)에 전력을 공급함으로써 제1 소정 온도로 가열된다. 상기 제1 소정 온도는 선택된 시트 블랭크(110)의 재질을 기준으로 약 350℃ 내지 950℃의 범위이다. 예시된 예에서, 상기 제1 소정 온도는 약 750℃ 내지 950℃이며, 보다 구체적으로는, 상기 제1 소정 온도는 오스테나이트 형성 온도 범위이다. 예시된 예에서, 상기 제1 소정 온도는 900℃이며, 비접촉식 고온계는 시트 블랭크(110)의 표면 온도를 검출/모니터링하여 폐-루프 피드백 시스템(252)을 통해 제어 시스템(251)으로 그 정보를 전송하도록 구성된다.In step 304, the sheet blank 110 is heated to a first predetermined temperature by energizing the plurality of electrodes 114 from a power source 116. The first predetermined temperature ranges from about 350°C to 950°C based on the selected material of the sheet blank 110. In the illustrated example, the first predetermined temperature is about 750°C to 950°C, and more specifically, the first predetermined temperature is in the austenite formation temperature range. In the illustrated example, the first predetermined temperature is 900°C, and the non-contact pyrometer detects/monitors the surface temperature of the sheet blank 110 and provides that information to the control system 251 through the closed-loop feedback system 252. It is configured to transmit.

단계(305)에서, 상기 가열된 시트 블랭크(110)는 적어도 하나의 클램핑 장치(130)를 후퇴시킴으로써 클램핑이 해제된다. 상기 제1 공압 실린더(130a)는 제1 전극(114a)과 3 전극(114c)의 결합을 해제하고 제2 공압 실린더(130b)는 제4 전극(114d)과 제2 전극(114b)의 결합을 해제한다. 가열된 시트 블랭크(110)는 하부 다이 부재(122) 상에 놓여 있다.In step 305, the heated sheet blank 110 is unclamped by retracting at least one clamping device 130. The first pneumatic cylinder 130a releases the coupling between the first electrode 114a and the third electrode 114c, and the second pneumatic cylinder 130b releases the coupling between the fourth electrode 114d and the second electrode 114b. Release. Heated sheet blank 110 rests on lower die member 122.

단계(306)에서, 상기 프레스 툴 장치(100)의 상부 몸체 부재(104)는 하부 몸체 부재(106)에 대해 이동된다. 단계(307)에서, 가열된 시트 블랭크(110)에 대한 스탬핑 및 다이-내 담금질을 통한 핫 블랭킹은 상부 다이 부재(120) 및 하부 다이 부재(122)에 의해 제어된 분위기에서 수행되어 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)를 형성한다.In step 306, the upper body member 104 of the press tool device 100 is moved relative to the lower body member 106. In step 307, hot blanking through stamping and in-die quenching on the heated sheet blank 110 is performed in a controlled atmosphere by the upper die member 120 and lower die member 122 to form a hot stamped sheet blank 110. Forms structural element 111.

종래의 공정(및 시스템)을 사용하여 제조된 종래의 핫 스탬핑 된 구조 요소는 도 8에 도시되어 있고, 본 개시의 프레스 시스템(200)을 사용하여 제조된 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)는 도 9에 도시되어 있는 바, 상기 분위기 제어 시스템(170)을 포함하는 프레스 시스템(200)을 사용하여 제조된 핫 스탬핑 된 구조 요소(111) 상에서 산화물 스케일이 최소화/제거되었음을 도면에서 알 수 있다.A conventional hot stamped structural element manufactured using a conventional process (and system) is shown in Figure 8, and a hot stamped structural element 111 manufactured using the press system 200 of the present disclosure is shown in Figure 8. As shown in Figure 9, it can be seen in the figure that oxide scale has been minimized/eliminated on the hot stamped structural element 111 manufactured using the press system 200 including the atmosphere control system 170.

종래의 공정을 이용하여 제조된 종래 기술 부품(도 8)과 본 개시의 프레스 시스템을 이용하여 제조된 핫 스탬프 구조 요소(도 9)의 비교Comparison of a prior art part manufactured using a conventional process (FIG. 8) and a hot stamped structural element manufactured using the press system of the present disclosure (FIG. 9) 공정process 툴 오염tool contamination 산화막 스케일
두께oxide scale
thickness 강도 및 마이크로 경도Strength and micro hardness 미세구조microstructure 종래 기술의 공정Prior art process 현저한 툴 오염, 모든 스트로크에 대해 청소 필요Significant tool contamination, cleaning required for every stroke ~70미크론~70 microns ≥1500 MPa
및 ≥480 Hv≥1500 MPa
and ≥480 Hv 다수 마르텐사이트상Multiple martensite phases 본 개시의 프레스 시스템 및 방법Press system and method of the present disclosure 오염이 없고, 청소 불필요No contamination, no cleaning required 산화막 스케일 없음No oxide scale ≥1500 MPa
및 ≥480 Hv≥1500MPa
and ≥480 Hv 다수 마르텐사이트상Multiple martensite phases

종래 기술의 핫 스탬프 구조 요소와 상기한 핫 스탬프 구조 요소(111)의 상이한 부분의 응력 변형 곡선이 도 10에 도시되어 있는 바, 상기 곡선으로부터, 본 개시의 프레스 시스템(200) 내에 형성된 핫 스탬프 구조 요소(111)가 종래의 공정으로부터 형성된 핫 스탬프 구조 성분과 같거나 더 우수한 기계적 및 미세구조적 특성을 갖는다고 추론할 수 있다.Stress-strain curves of different parts of the hot stamp structural element 111 described above and the hot stamp structural element of the prior art are shown in FIG. 10, from which the hot stamp structure formed in the press system 200 of the present disclosure can be obtained. It can be inferred that element 111 has mechanical and microstructural properties equal to or better than hot stamped structural components formed from conventional processes.

본 발명은 프레스 시스템(200)에 관한 것으로, 보다 적은 공간, 투자를 활용하며 에너지 효율적이다. 본 개시의 프레스 시스템(200)은 시트 블랭크(110)의 빠른 가열을 제공하는 가열 장치(102)를 포함한다. 분위기 제어 시스템(170)을 포함하는 프레스 시스템(200)은 프레스 툴 장치(200)를 둘러싼 분위기를 제어함으로써 기존 공정에 비해 산화물 스케일을 크게 감소시킨다. 프레스 공구 챔버(118) 내의 빠른 가열 및 제어된 분위기 내의 핫 스탬핑은 산화물 스케일을 감소/제거한다. 산화물 스케일의 감소는 툴 오염이 최소화 및/또는 제거됨에 따라 각 스트로크가 감소된 후 툴 오염 및 툴 청소의 요건을 감소시키며, 이로써 생산성을 증가시킨다. 또한, 본 개시의 프레스 시스템(200) 내에 형성된 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)는 종래의 공정으로부터 형성된 부품들과 동일하거나 더 우수한 기계적 및 미세구조적 특성을 갖는다. 산화물 스케일이 감소 또는 제거됨에 따라, 종래 공정에서 스케일을 제거하기 위해 필요했던, 샷 블라스팅(shot blasting)과 같은 추가적인 공정이 제거될 수 있다.The present invention relates to a press system 200 that utilizes less space and investment and is energy efficient. The press system 200 of the present disclosure includes a heating device 102 that provides rapid heating of the sheet blank 110. The press system 200 including the atmosphere control system 170 significantly reduces oxide scale compared to existing processes by controlling the atmosphere surrounding the press tool device 200. Rapid heating within the press tool chamber 118 and hot stamping in a controlled atmosphere reduce/remove oxide scale. Reduction of oxide scale reduces tool contamination and the requirement for tool cleaning after each stroke as tool contamination is minimized and/or eliminated, thereby increasing productivity. Additionally, hot stamped structural elements 111 formed within the press system 200 of the present disclosure have mechanical and microstructural properties equal to or better than parts formed from conventional processes. As oxide scale is reduced or eliminated, additional processes, such as shot blasting, required to remove scale in conventional processes can be eliminated.

더욱이, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 실시 예들을 설명하기 위한 것으로 본 개시를 제한하는 것을 의도하지 않는다. 상술한 것들과 다른 특징들 및 기능들, 또는 그 대안들의 다수가 다른 시스템들 또는 애플리케이션들에 결합될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 현재 예측하지 못했거나 예기치 못한 다양한 대안들, 수정들, 변형들 또는 그에 대한 개선은 하기의 청구범위에 의해 포괄되는 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 당해 기술에 숙련된 사람들에 의해 후속적으로 이루어질 수 있다.Moreover, the terminology used herein is for the purpose of describing embodiments only and is not intended to limit the disclosure. It will be appreciated that many of the features and functionality different from those described above, or alternatives thereof, may be combined in other systems or applications. Various currently unforeseen or unexpected alternatives, modifications, variations or improvements thereto may subsequently be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present disclosure, which is encompassed by the following claims. .

원출원에 제시되고 나중에 보정될 수 있는 특허청구범위는, 현재 예측되지 않았거나 인식되지 않은 것들과, 출원인/특허권자 및 기타로부터 발생할 수 있는 것들을 포함하여, 본 명세서에 개시된 실시 예들 및 교시의 변형, 대안, 수정, 개선, 등가물 및 실질적인 등가물 등을 포괄한다.Claims set forth in the original application and as may be later amended are subject to variations and alternatives to the embodiments and teachings disclosed herein, including those not currently anticipated or recognized, and those that may arise from the applicant/patentee and others. , modifications, improvements, equivalents and substantial equivalents.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시 예들이 기술되는 반면, 본 발명의 다른 실시 예들 및 추가적인 실시 예들은 그것의 기본적인 범위를 벗어나지 않고 고안될 수 있다. 본 발명의 범위는 다음과 같은 특허청구범위에 의해 결정된다. 본 발명은 기술된 실시 예(들), 버전(들) 또는 예(들)에 한정되지 않으며, 이것은 통상의 기술 기술을 가진 사람이, 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람이 이용할 수 있는 정보 및 지식과 결합할 때, 본 발명을 제조하고 사용할 수 있도록 하기 위해 포함된다.While various embodiments of the invention have been described above, other and additional embodiments of the invention may be devised without departing from its basic scope. The scope of the present invention is determined by the following claims. The present invention is not limited to the described embodiment(s), version(s) or example(s), which are information available to a person of ordinary skill in the art. and knowledge, when combined, to enable making and using the present invention.

Claims (33)

프레스 시스템(200)에 있어서,
분위기 제어 시스템(170); 및
핫 스탬핑 구조 요소(111)를 제조하는 프레스 툴 장치(100)를 포함하고,
상기 프레스 툴 장치(100)는:
하부 몸체 부재(106);
하부 몸체 부재(106)에 대응되는 상부 몸체 부재(104)로서, 상기 상부 몸체 부재(104)와 상기 하부 몸체 부재(106)는 서로에 대하여 이동하도록 구성되는 상부 몸체 부재(104);
상기 하부 몸체 부재(106)와 상기 상부 몸체 부재(104) 사이에 형성되는 프레스-툴 챔버(118);
상기 프레스-툴 챔버(118) 내에 배치되는 상부 다이 부재(120) 및 하부 다이 부재(122)로서, 상기 상부 다이 부재(120)는 상기 상부 몸체 부재(104)에 결합되고, 상기 하부 다이 부재(122)는 상기 하부 몸체 부재(106)에 결합되는, 상부 다이 부재(120) 및 하부 다이 부재(122); 및
상기 프레스-툴 챔버(118) 내에 배치되고, 시트 블랭크(110)를 가열하도록 구성되는 가열 장치(102)를, 포함하고;
상부 다이 부재(120) 및 상기 하부 다이 부재(122)는 분위기 제어 시스템(170)에 의해 제어되는 분위기 중에서 가열된 시트 블랭크(110)에 스탬핑 및 다이-내 담금질로 핫 블랭킹을 수행하여 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)를 형성하도록 구성되는, 프레스 시스템(200).In the press system 200,
Atmosphere control system 170; and
comprising a press tool device (100) for manufacturing hot stamped structural elements (111),
The press tool device 100:
lower body member 106;
an upper body member 104 corresponding to a lower body member 106, wherein the upper body member 104 and the lower body member 106 are configured to move relative to each other;
a press-tool chamber 118 formed between the lower body member 106 and the upper body member 104;
An upper die member 120 and a lower die member 122 disposed within the press-tool chamber 118, wherein the upper die member 120 is coupled to the upper body member 104, and the lower die member ( 122) includes an upper die member 120 and a lower die member 122 coupled to the lower body member 106; and
a heating device (102) disposed within the press-tool chamber (118) and configured to heat the sheet blank (110);
The upper die member 120 and the lower die member 122 are hot stamped by performing hot blanking by stamping and in-die quenching on a heated sheet blank 110 in an atmosphere controlled by the atmosphere control system 170. A press system (200) configured to form a structural element (111). 제1항에 있어서,
상기 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)의 형성 시 분위기를 제어하는 동작은 상기 핫 스탬핑 구조 요소(111) 상에 스케일이 발생하는 것을 억제하는, 프레스 시스템(200).According to paragraph 1,
A press system (200), wherein controlling the atmosphere during formation of the hot stamped structural element (111) inhibits scale from forming on the hot stamped structural element (111). 제1항에 있어서,
상기 분위기 제어 시스템(170)은 상기 프레스 툴 장치(100)를 감싸는, 프레스 시스템(200).According to paragraph 1,
The press system (200), wherein the atmosphere control system (170) surrounds the press tool device (100). 제1항에 있어서,
상기 분위기 제어 시스템(170)은 상기 하부 몸체 부재(106)와 상기 상부 몸체 부재(104) 사이에 배치되는, 프레스 시스템(200).According to paragraph 1,
The press system (200), wherein the atmosphere control system (170) is disposed between the lower body member (106) and the upper body member (104). 제1항 내지 제4항에 있어서,
상기 분위기 제어 시스템(170)은 적어도 하나의 도어(174)를 갖는 인클로저(172), 및 분위기 제어 수단(176)을 포함하는, 프레스 시스템(200).According to claims 1 to 4,
A press system (200), wherein the atmosphere control system (170) includes an enclosure (172) having at least one door (174), and atmosphere control means (176). 제3항 및 제5항에 있어서,
상기 인클로저(172)는 상기 프레스 툴 장치(100)를 둘러싸고, 상기 분위기 제어 수단(176)은 상기 인클로저(172) 내의 분위기를 제어하는, 프레스 시스템(200).According to paragraphs 3 and 5,
The press system (200) wherein the enclosure (172) surrounds the press tool device (100), and the atmosphere control means (176) controls the atmosphere within the enclosure (172). 제6항에 있어서,
상기 인클로저(172)는 하나의 룸(room)인, 프레스 시스템(200).According to clause 6,
The press system 200, wherein the enclosure 172 is one room. 제5항 내지 제7항에 있어서,
상기 분위기 제어 수단(176)은 공기 유속을 제어하여 분위기를 제어하도록 구성되는, 프레스 시스템(200).According to claims 5 to 7,
The press system 200 wherein the atmosphere control means 176 is configured to control the atmosphere by controlling the air flow rate. 제5항 내지 제7항에 있어서,
상기 분위기 제어 수단(176)은 산소 함량을 감소시키는 임의의 매체를 채워 상기 분위기를 제어하도록 구성되며, 상기 매체는 고체 매질, 액체 매질 또는 기체 매질 중 어느 하나인, 프레스 시스템(200).According to claims 5 to 7,
The atmosphere control means (176) is configured to control the atmosphere by filling any medium that reduces oxygen content, wherein the medium is one of a solid medium, a liquid medium, or a gaseous medium. 제5항 내지 제7항에 있어서,
상기 분위기 제어 수단(176)은 질소 가스, 헬륨 가스 또는 아르곤 가스 중 어느 하나로부터 선택된 불활성 가스를 채워 분위기를 제어하도록 구성되는, 프레스 시스템(200).According to claims 5 to 7,
The atmosphere control means 176 is configured to control the atmosphere by filling an inert gas selected from any one of nitrogen gas, helium gas, or argon gas. 제1항에 있어서,
상기 상부 몸체 부재(104)와 상기 하부 몸체 부재(106)는 기계적 장치 또는 유압식 장치 중 어느 하나를 통해 서로에 대하여 이동되는, 프레스 시스템(200).According to paragraph 1,
A press system (200), wherein the upper body member (104) and the lower body member (106) are moved relative to each other via either a mechanical or hydraulic device. 제4항 및 제5항에 있어서,
상기 인클로저(172)는 상기 프레스-툴 챔버(118)를 둘러싸고, 상기 분위기 제어 수단(176)은 상기 프레스-툴 챔버(118) 내의 분위기를 제어하는, 프레스 시스템(200).According to paragraphs 4 and 5,
The press system (200) wherein the enclosure (172) surrounds the press-tool chamber (118) and the atmosphere control means (176) controls the atmosphere within the press-tool chamber (118). 제12항에 있어서,
상기 분위기 제어 시스템(170)은 상기 프레스-툴 챔버(118)를 주변 분위기로부터 격리시키도록 구성되는, 프레스 시스템(200).According to clause 12,
The press system (200) wherein the atmosphere control system (170) is configured to isolate the press-tool chamber (118) from the surrounding atmosphere. 제3항 내지 제13항에 있어서,
상기 프레스 시스템(200)은 시트 블랭크 원재료 유닛(202) 및 완제품 수집 유닛(204)을 포함하는 프레스 시스템(200).According to claims 3 to 13,
The press system (200) includes a sheet blank raw material unit (202) and a finished product collection unit (204). 제3항, 제4항 및 제14항에 있어서,
상기 분위기 제어 시스템(170)은 일측에 상기 시트 블랭크 원재료 유닛(202)이 장착되고, 타측에 상기 완제품 수집 유닛(204)이 장착되며, 상기 시트 블랭크 원재료 유닛(202)은 프레스 툴 장치(100)에 시트 블랭크(110)를 제공하도록 구성되고, 상기 완제품 수집 유닛(204)은 프레스 툴 장치(100)로부터 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)를 수용하도록 구성되는, 프레스 시스템(200).According to clauses 3, 4 and 14,
The atmosphere control system 170 is equipped with the sheet blank raw material unit 202 on one side and the finished product collection unit 204 on the other side, and the sheet blank raw material unit 202 is connected to the press tool device 100. A press system (200) configured to provide a sheet blank (110) to a finished product collection unit (204), wherein the finished product collection unit (204) is configured to receive a hot stamped structural element (111) from a press tool device (100). 제1항에 있어서,
상기 가열 장치(102)는 줄(joules) 가열 원리를 이용한 저항 가열 장치인, 프레스 시스템(200).According to paragraph 1,
The heating device 102 is a resistance heating device using the Joules heating principle, the press system 200. 제16항에 있어서,
상기 가열 장치(102)는 전원(116)과, 제1 전극(114a), 제2 전극(114b), 제3 전극(114c) 및 제4 전극(114d)을 포함하는 복수의 전극(114)을 포함하는, 프레스 시스템(200).According to clause 16,
The heating device 102 includes a power source 116 and a plurality of electrodes 114 including a first electrode 114a, a second electrode 114b, a third electrode 114c, and a fourth electrode 114d. Including, press system 200. 제1항 및 제17항에 있어서,
상기 프레스 툴 장치(100)는 상기 복수의 전극 중의 적어도 하나의 전극을 선택적으로 결합하거나 분리하도록 구성된 적어도 하나의 클램핑 장치(130)를 포함하는, 프레스 시스템(200).According to claims 1 and 17,
The press tool device (100) includes at least one clamping device (130) configured to selectively couple or separate at least one electrode of the plurality of electrodes. 제18항에 있어서,
상기 프레스 툴 장치(100)는 제1 공압 실린더(130a) 및 제2 공압 실린더(130b)를 포함하는 2개의 클램핑 장치(130)를 포함하되, 여기서 상기 제1 공압 실린더(130a)는 선택적으로 상기 제3전극(114c)을 상기 제1 전극(114a)과 결합하거나 분리하도록 구성되고, 상기 제2공압 실린더(130b)는 선택적으로 상기 제2전극(114b)을 상기 제4전극(114d)과 결합하거나 분리하도록 구성되는, 프레스 시스템(200).According to clause 18,
The press tool device 100 includes two clamping devices 130 comprising a first pneumatic cylinder 130a and a second pneumatic cylinder 130b, wherein the first pneumatic cylinder 130a is optionally It is configured to couple or separate the third electrode 114c from the first electrode 114a, and the second pneumatic cylinder 130b selectively couples the second electrode 114b with the fourth electrode 114d. Press system 200, configured to separate or separate. 제19항에 있어서,
상기 복수의 전극(114)은 구리 전극인, 프레스 시스템(200).According to clause 19,
Press system (200), wherein the plurality of electrodes (114) are copper electrodes. 제1항 내지 제20항에 있어서,
상기 시트 블랭크(110)는 코팅되지 않은 붕소 강판 블랭크인, 프레스 시스템(200).According to claims 1 to 20,
Press system (200), wherein the sheet blank (110) is an uncoated boron steel sheet blank. 제1항 내지 제21항에 있어서,
상기 시트 블랭크(110)의 두께는 0.6mm 내지 3.0mm인, 프레스 시스템(200).According to claims 1 to 21,
Press system 200, wherein the sheet blank 110 has a thickness of 0.6 mm to 3.0 mm. 제1항에 있어서,
상기 상부 다이 부재(120) 및 상기 하부 다이 부재(122)는 소정의 온도에서 동작하도록 구성되는, 프레스 시스템(200).According to paragraph 1,
The press system (200), wherein the upper die member (120) and the lower die member (122) are configured to operate at a predetermined temperature. 제11항에 있어서,
상기 상부 몸체 부재(104)와 하부 몸체 부재(106)는 상기 유압식 장치를 통해 서로에 대해 이동되는, 프레스 시스템(200).According to clause 11,
A press system (200), wherein the upper body member (104) and lower body member (106) are moved relative to each other via the hydraulic device. 제1항에 있어서,
상기 가열 장치(102)는 유도 가열 장치인, 프레스 시스템(200).According to paragraph 1,
Press system 200, wherein the heating device 102 is an induction heating device. 제1항 내지 제25항에 있어서,
상기 프레스 시스템(200)은 제어 시스템(251) 및 폐-루프 피드백 시스템(252)을 포함하고, 상기 폐-루프 피드백 시스템(252)은 분위기 제어 시스템(170) 및 프레스 툴 장치(100)에 관한 정보를 모니터링하여 프레스 시스템(200)을 제어하도록 구성된 제어 시스템(251)으로 전달하도록 구성된, 프레스 시스템(200).According to claims 1 to 25,
The press system 200 includes a control system 251 and a closed-loop feedback system 252, wherein the closed-loop feedback system 252 relates to an atmosphere control system 170 and a press tool device 100. Press system 200 configured to monitor and convey information to a control system 251 configured to control press system 200 . 프레스 시스템(200) 내의 시트 블랭크(110)로부터 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)를 제조하는 방법(300)에 있어서,
적어도 하나의 도어(174)를 갖는 인클로저(172), 및 분위기 제어 수단(176)을 포함하는 분위기 제어 시스템(170);
프레스 툴 장치(100)를 포함하고,
상기 프레스 툴 장치(100)는:
하부 몸체 부재(106);
상기 하부 몸체 부재(106)에 대응되는 상부 몸체 부재(104)로서, 상기 상부 몸체 부재(104)와 상기 하부 몸체 부재(106)는 서로에 대하여 이동하도록 구성되는 상기 상부 몸체 부재(104);
상기 하부 몸체 부재(106)와 상기 상부 몸체 부재(104) 사이에 형성되는 프레스-툴 챔버(118);
상기 프레스-툴 챔버(118) 내에 배치되는 상부 다이 부재(120) 및 하부 다이 부재(122)로서, 상기 상부 다이 부재(120)는 상기 상부 몸체 부재(104)에 결합되고, 상기 하부 다이 부재(122)는 상기 하부 몸체 부재(106)에 결합되는, 상기 상부 다이 부재(120) 및 상기 하부 다이 부재(122); 및
상기 프레스-툴 챔버(118) 내에 배치되는 가열 장치(102)로서, 전원(116)에 결합되는 복수의 전극들(114)을 포함하는 가열 장치(102)를, 포함하되,
상기 방법(300)은:
상기 시트 블랭크(110)를 복수의 전극(114) 상에 이송하는 동작;
상기 인클로저(172)의 적어도 하나의 도어(174)를 폐쇄하고, 상기 분위기 제어 수단(176)을 통해 상기 인클로저(172) 내부의 분위기를 제어하는 동작;
적어도 하나의 클램핑 장치(130)를 통해 복수의 전극들(114) 사이에 상기 시트 블랭크(110)를 클램핑하는 동작;
전원(116)으로부터 복수의 전극(114)에 전력을 공급하여 상기 시트 블랭크(110)를 제1 소정의 온도로 가열하는 동작;
상기 적어도 하나의 클램핑 장치(130)를 후퇴시켜 상기 가열된 시트 블랭크(110)의 클램핑을 해제하는 동작;
상기 하부 몸체 부재(106)에 대하여 상기 상부 몸체 부재(104)를 이동시키는 동작; 및
제어된 분위기에서 상부 다이 부재(120) 및 하부 다이 부재(122)에 의해 가열된 시트 블랭크(110)에 스탬핑 및 다이-내 담금질로 핫 블랭킹을 수행하여 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)를 형성하는 동작을 포함하는, 방법(300).A method (300) of manufacturing a hot stamped structural element (111) from a sheet blank (110) in a press system (200), comprising:
an atmosphere control system (170) comprising an enclosure (172) having at least one door (174) and atmosphere control means (176);
Comprising a press tool device (100),
The press tool device 100:
lower body member 106;
an upper body member (104) corresponding to the lower body member (106), wherein the upper body member (104) and the lower body member (106) are configured to move relative to each other;
a press-tool chamber 118 formed between the lower body member 106 and the upper body member 104;
An upper die member 120 and a lower die member 122 disposed within the press-tool chamber 118, wherein the upper die member 120 is coupled to the upper body member 104, and the lower die member ( 122) includes the upper die member 120 and the lower die member 122 coupled to the lower body member 106; and
A heating device (102) disposed within the press-tool chamber (118), comprising a heating device (102) comprising a plurality of electrodes (114) coupled to a power source (116),
The method 300:
An operation of transferring the sheet blank 110 onto a plurality of electrodes 114;
Closing at least one door 174 of the enclosure 172 and controlling the atmosphere inside the enclosure 172 through the atmosphere control means 176;
Clamping the sheet blank (110) between a plurality of electrodes (114) via at least one clamping device (130);
An operation of heating the sheet blank 110 to a first predetermined temperature by supplying power from a power source 116 to a plurality of electrodes 114;
An operation of retracting the at least one clamping device 130 to release the clamping of the heated sheet blank 110;
Moving the upper body member (104) relative to the lower body member (106); and
Hot blanking is performed by stamping and in-die quenching on a heated sheet blank 110 by an upper die member 120 and a lower die member 122 in a controlled atmosphere to form a hot stamped structural element 111. Method 300, including operations. 제27항에 있어서,
상기 제1 소정의 온도는 약 350℃ 내지 950℃의 범위인, 방법(300).According to clause 27,
Method (300), wherein the first predetermined temperature ranges from about 350°C to 950°C. 제28항에 있어서,
상기 제1 소정의 온도는 약 750℃ 내지 950℃의 범위인, 방법(300).According to clause 28,
Method (300), wherein the first predetermined temperature ranges from about 750°C to 950°C. 제29항에 있어서,
상기 제1 소정의 온도는 900℃인, 방법(300).According to clause 29,
Method (300), wherein the first predetermined temperature is 900°C. 제27항에 있어서,
상기 핫 스탬핑 된 구조 요소(111)의 형성 시 분위기를 제어하는 동작은 상기 핫 스탬핑 된 구조 요소(111) 상에 스케일이 발생하는 것을 억제하고, 스케일의 억제에 의해 툴의 오염과 마모를 감소시키는, 방법(300).According to clause 27,
The operation of controlling the atmosphere during the formation of the hot stamped structural element 111 suppresses the occurrence of scale on the hot stamped structural element 111 and reduces contamination and wear of the tool by suppressing scale. , Method 300. 제27항에 있어서,
상기 프레스 시스템(200)은 상기 시트 블랭크(110)의 온도를 검출하는 비접촉식 고온계(253)를 포함하는, 방법(300).According to clause 27,
Method (300), wherein the press system (200) includes a non-contact pyrometer (253) that detects the temperature of the sheet blank (110). 제27항 및 제32항에 있어서,
상기 프레스 시스템(200)은 제어 시스템(251) 및 폐-루프 피드백 시스템(252)을 포함하고, 여기서 상기 폐-루프 피드백 시스템(252)은 상기 분위기 제어 시스템(170) 및 상기 프레스-툴 장치(100)에 관한 정보를 모니터링하여 프레스 시스템(200)을 제어하도록 구성된 제어 시스템(251)으로 전달하도록 구성된, 방법(300).
According to paragraphs 27 and 32,
The press system 200 includes a control system 251 and a closed-loop feedback system 252, where the closed-loop feedback system 252 includes the atmosphere control system 170 and the press-tool device ( A method (300) configured to monitor and convey information regarding the press system (100) to a control system (251) configured to control the press system (200).