KR101403261B1 - 자동차용 크래쉬 박스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이강도 특성을 갖는 자동차용 크래쉬 박스에 관한 것으로, 고강도 영역, 저강도 영역 및 상기 고강도 영역과 저강도 영역 사이에 천이 영역을 포함하는 자동차용 크래쉬 박스에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자동차용 크래쉬 박스는 금형 운동의 제어로 다양한 강도를 갖도록 할 수 있다. 또한, 종래의 비드 추가에 따른 성형성 악화가 없으며, 충돌시 붕괴 형태를 일정하게 유지할 수 있으므로 충돌 흡수능이 높다.
따라서, 전기자동차에 본 발명의 크래쉬 박스를 적용하게 되면, 전기자동차의 특성상 프런트 오버행이 짧아 충돌에너지 흡수능이 낮아지는 것을 보완할 수 있다.

Description

자동차용 크래쉬 박스 {CRASH BOX FOR VEHICLE}

본 발명은 이강도 특성을 갖는 자동차용 크래쉬 박스에 관한 것이다.

차량에는 충돌시 1차적으로 충돌 에너지를 흡수하기 위한 장치로 범퍼가 구비되고 있다. 일반적으로 차량에 구비되는 범퍼는 차체에 결합되는 범퍼 스테이, 범퍼 빔, 업소버 그리고 차량의 외측에 노출되는 범퍼 커버 등으로 구성된다. 상기와 같이 구성되는 범퍼는 범퍼와 차체 프레임 사이에 저속 충돌시 충격을 흡수하여 차량의 손상을 취소화할 수 있도록 범퍼 크래쉬 박스가 설치되고 있다.

설치되는 크래쉬 박스의 형태는 다양한 형태의 크래쉬 박스가 존재하지만, 가장 흔히 적용되는 형태는 사각관 크래쉬 박스가 일반적이다.

크래쉬 박스는 충돌에너지 흡수용 부재로서 특히, 저속으로 정면 충돌시 차체의 주요부재(프런트 사이드 멤버 등)의 손상을 최소화하기 위해, 붕괴 되기 쉽도록 설계되어야 한다.

따라서, 크래쉬 박스는 낮은 초기 충돌하중과 높은 에너지 흡수능의 특성이 요구된다. 이는, 초기 충돌시 타 주요 부재보다 먼저 붕괴 되어야 하며, 붕괴시 가능한 한 많은 에너지를 흡수할 수 있는 크래쉬 박스 구조가 가장 좋은 구조라는 것을 의미한다. 그러나, 크래쉬 박스의 붕괴 형태는 대부분의 경우에 일정하지 않고, 한쪽으로 치우쳐서 발생하는 경우가 많다. 이러할 경우 에너지 흡수양이 크지 않다.

크래쉬 박스에서 요구하는 낮은 초기 충돌하중 및 높은 에너지 흡수능의 특성을 만족시키기 위해서, 종래에는 크래쉬 박스 측면에 비드를 추가하였다. 이는, 충돌시 측면에 구비된 비드를 붕괴의 시작위치로 하여, 변형이 쉽게 발생하게 하고, 일정한 형태로 붕괴가 발생하도록 하는 역할을 한다.

그러나, 크래쉬 박스 측면에 비드를 추가하기 위해서는 측면에 비드를 추가로 성형해야 하므로 성형성이 우수한 소재의 사용이 요구된다. 또한, 충돌 흡수능을 높이기 위해서는 강도가 어느 정도 이상으로 요구되는데, 통상적으로는 440 MPa 이상의 강도를 갖는 소재가 적용되고 있다. 하지만, 적용 소재의 강도가 높아질수록 성형성이 낮아지기 때문에, 비드 성형에 많은 제약이 있다.

본 발명의 일 측면은 크래쉬 박스에 요구되는 특성을 만족하기 위해, 비드를 추가적으로 구비하는 종래기술의 단점을 극복한 자동차용 크래쉬 박스 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 자동차용 크래쉬 박스는 고강도 영역 및 저강도 영역을 포함하고, 상기 저강도 영역은 내부에 천이 영역을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면은 상기 자동차용 크래쉬 박스의 제조방법에 관한 것으로, 상기 자동차용 크래쉬 박스는 블랭크를 고강도 영역, 저강도 영역으로 구분하는 단계; 블랭크를 가열로에 통과시켜 가열하는 단계; 블랭크를 금형 내부로 이송시키는 단계; 및 블랭크를 성형하는 동시에 급냉시키는 단계;를 포함하고, 상기 블랭크의 저강도 영역은 급냉시 이상역 온도범위에서, 15 내지 40 초간 유지시키는 단계를 포함하여 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 자동차용 크래쉬 박스는 저강도 영역을 제조하기 위한 블랭크 영역의 금형 운동을 제어함으로써, 다양한 강도의 조합이 가능하다. 또한, 종래의 비드 추가에 따른 성형성 악화가 없으며, 충돌시 붕괴 형태를 항상 일정하게 유지할 수 있으므로 충돌 흡수능이 높다.

따라서, 전기자동차에 본 발명의 크래쉬 박스를 적용하게 되면, 전기자동차의 특성상 프런트 오버행이 짧아 충돌에너지 흡수능이 낮아지는 것을 보완할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 크래쉬 박스의 상, 하로 분리된 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 상기 도 1의 상, 하로 분리된 크래쉬 박스를 조립한 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 크래쉬 박스의 고강도 영역과 저강도 영역의 강도분포의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 크래쉬 박스를 제조하는 방법의 바람직한 일례를 나타낸 것으로, 상기 크래쉬 박스 제조공정의 개념도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

크래쉬 박스란, 스테이 범퍼 빔(stay bumper beam)과 프런트 사이드 멤버(front side member) 또는 리어 사이드 멤버(rear side member) 사이에 구비되는 충돌 에너지 흡수용 부재로서, 저속으로 정면 충돌이 발생하였을 때 전, 후방으로부터 입력되는 충격 에너지를 크래쉬 박스가 자체적으로 흡수하여 차체의 주요부재에 최소한의 충격 에너지가 입력될 수 있도록 하는 역할을 한다.

이와 같이, 차체 주요 부재의 손상을 최소화시키기 위해서 설치되는 크래쉬 박스는 붕괴되기 쉽도록 설계됨이 요구된다. 또한, 충돌시 크래쉬 박스가 높은 에너지 흡수능을 보이기 위해서는 붕괴 형태가 한쪽으로 치우치지 않고 일정하게 붕괴 되어야한다.

종래에는 크래쉬 박스 측면에 비드를 추가 구성하여, 충돌시 비드를 붕괴 시작 위치로 설정함으로써 쉽고, 일정한 형태로 붕괴 되도록 하였다. 하지만, 비드를 추가 구성하기 위해서는 성형성이 우수한 소재가 요구되고, 높은 충돌 흡수능을 위해 높은 강도를 갖는 소재가 적용되지만, 소재의 강도가 높아질수록 성형성이 낮아지므로 비드 성형에 많은 제약이 따른다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래 비드가 구비되었던 영역에 저강도를 갖도록 성형함으로써, 비드의 추가구비 없이도 충돌 흡수능이 우수하고, 일정한 형태의 붕괴가 가능한 크래쉬 박스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 저강도 영역의 중앙 부분에서의 강도를 최소화시키고, 상기 중앙 부분으로부터 양쪽으로 고강도 영역에 도달할 때까지 천이영역을 형성시킴으로써, 충돌시 저강도 영역의 중앙부분에서부터 붕괴가 시작되도록 하여 일정한 형태로 붕괴되는 형태를 보이고, 이로 인해 에너지 흡수를 최대화할 수 있다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 크래쉬 박스의 상, 하로 분리된 구조의 일 예를 나타낸 것이며, 도 2는 상기 상, 하로 분리된 크래쉬 박스를 조립한 구조를 나타낸 도면이다.

도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 크래쉬 박스(100)는 고강도 영역(101) 및 저강도 영역(102)을 포함하고, 상기 저강도 영역(102)은 내부에 천이 영역을 포함한다. 특히, 저강도 영역(102)은 중앙 부분에서 가장 낮은 강도를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 크래쉬 박스(100)의 강도분포의 일 예를 나타낸 것이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 크래쉬 박스(100)에서 고강도 영역(101)은 지속적으로 높은 강도를 유지하고, 저강도 영역(102)은 강도가 낮아졌다가 증가하는 천이 영역을 포함하며, 저강도 영역(102)의 중앙에서 최소의 강도를 갖는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 강도분포를 갖는 크래쉬 박스(100)는 충돌시 붕괴 위치를 저강도 영역(102)의 중앙부분에서 최초로 발생되도록 함으로써, 이상적인 붕괴 거동을 통한 에너지 흡수능의 향상이 가능하다.

보다 구체적으로, 상기 저강도 영역(102)은 종래의 비드를 구비하였던 영역에 형성시키는 것이 바람직하며, 기존에 비드를 구비하였던 영역에 저강도 영역(102)을 구현할 경우, 정면 충돌시 저강도 영역(102)의 중앙 부분에서 가장 먼저 변형이 발생함으로써 이상적인 형태의 붕괴 거동을 보이게 된다. 이로 인해, 충돌시 기존의 크래쉬 박스에 비해 에너지 흡수능이 매우 높아질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 크래쉬 박스(100)는 양 끝단에 항상 고강도 영역(101)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 이는, 크래쉬 박스(100)와 조립되는 다른 부품과의 매칭부에서 파단이 발생하지 않게 하기 위함이다.

따라서, 상기 크래쉬 박스(100)는 3개 이상의 고강도 영역(101)과 2개 이상의 저강도 영역(102)을 순차적으로 형성시키는 것이 바람직하며, 이때 저강도 영역(102)은 고강도 영역(101) 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 이와 같은 형태로 크래쉬 박스(100)를 구현하게 되면, 충돌시 크래쉬 박스(100)가 주름 형태로 적어도 2번 이상 붕괴되도록 할 수 있다.

상기 크래쉬 박스(100)에 있어서, 상기 고강도 영역(101)은 1000 내지 2000 MPa의 강도를 가질 수 있으며, 상기 저강도 영역(102)은 500 내지 800 MPa의 강도를 가질 수 있다.

상기 고강도 영역(101)을 1000 내지 2000 MPa 범위의 강도를 갖도록 하는 것은, 열처리를 통해 마르텐사이트 조직을 90% 이상 확보할 수 있는 강재의 강도가 통상 1000 MPa 이상이 되는 것이 대부분이며, 크래쉬 박스의 고강도 영역 특성을 확보하기 위해서는 1000 MPa 이상으로 형성되는 것이 필요하기 때문이다. 또한, 2000 MPa 이하로 제한한 것은 현재 실용화 가능한 열처리 강재의 최대 강도가 2000 MPa 정도임으로 이와 같이 한정한 것이다.

또한, 저강도 영역(102)은 원 소재의 강도를 그대로 유지하여 구현된다. 따라서, 상기 원 소재를 이용하여 저강도 및 고강도 영역을 구현할 시, 1000 내지 2000 MPa 강도의 고강도 영역을 형성할 수 있는 소재를 이용하여야 한다. 바람직하게는, 500 내지 800 MPa의 소재가 다이 켄칭을 통해 1000 내지 2000 MPa의 고강도 영역을 구현할 수 있으므로 이 소재를 선택하는 것이 바람직하다. 상기 소재의 선택에 의해 저강도 영역은 500 내지 800 MPa의 강도를 갖는다.

상기 저강도 영역(102)은 금형을 이용한 성형시, 열처리특성을 다르게 하여 강도차이를 갖도록 구현할 수 있다. 상기 열처리특성은 크게 가열조건을 다르게 적용하는 가열온도제어와 냉각조건을 다르게 적용하는 냉각속도제어로써 나뉠 수 있다.

상기 가열온도제어는 고강도 영역과 고연신 영역의 가열온도를 달리하여 상 변태를 조절하는 방법으로서, 짧은 사이클 타임(cycle time)의 유지가 가능하다는 장점이 있지만, 부가적인 가열장비가 필요하다는 단점이 있다.

한편, 상기 냉각속도제어는 고연신 영역의 금형 온도를 높게 설정하여 냉각속도를 조절하는 방법과 고연신 영역의 갭(gap) 또는 홈을 크게 설정하여 접촉면적을 조절하는 방법이 있다. 전자는 구현이 용이하다는 장점이 있지만, 금형 온도를 조절하기 위한 장치가 더 필요하고 싸이클 타임이 증가하는 단점이 있으며, 후자는 개념적으로는 가능하나 복잡한 금형 가공이 필요하고 이 또한 싸이클 타임이 증가하는 단점이 있다.

본 발명에서는 소재의 공냉 처리 조건을 조절함으로써 소재의 강도를 조절하고, 저강도 영역을 구현하였다.

즉, 본 발명에서 고강도 영역(101)이 갖는 강도(1000~2000 MPa)의 변화는 소재의 선택에 의해 구현 가능하도록 할 수 있으며, 저강도 영역(102)이 갖는 강도(500~800 MPa)의 변화는 사용되는 소재를 이용하여 공정조건을 다르게 적용함으로써 구현가능하다.

또한, 상기 저강도 영역(102) 내부에는 천이 영역이 형성될 수 있다.

상기 천이 영역의 크기는 소재를 고강도로 형성하는 금형 영역과 저강도로 형성하는 금형 영역 사이의 갭(gap)의 크기를 변화시킴으로써 조절할 수 있다.

소재를 고강도로 형성하는 영역과 저강도로 형성하는 영역을 구분짓는 부분에서 형성되는 천이 영역은 고강도와 저강도 사이의 강도를 갖으며, 고강도 영역(101)과 인접한 부위는 상대적으로 강도가 높으며, 저강도 영역(102)과 인접한 부위는 상대적으로 강도가 낮다.

특히, 상기 천이영역의 강도 분포를 도 3에 나타낸 것과 같이 구현함으로써, 저강도 영역(102)의 중앙부에서 붕괴가 시작되도록 할 수 있다. 이러한 강도 분포는 균일한 붕괴모드의 구현을 가능하게 하므로, 에너지 흡수능을 최대화시킬 수 있다.

크래쉬 박스는 상부와 하부 부품으로 나누어지며, 각각의 형상은 동일할 수도 있으며 서로 다른 형상을 가질 수도 있다.

따라서, 도 1 및 2에 나타낸 것과 같이 본 발명에 따른 크래쉬 박스는 상술한 바와 같은 상부와 하부 부품 모두를 이강도 특성을 갖도록 구현한 후, 이들을 겹치기 또는 맞대기 용접으로 접합하여 하나의 크래쉬 박스로 조립하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 용접은 점용접, 아크용접, 레이저 용접 등의 통상적으로 이용될 수 있는 용접법을 적용할 수 있다.

도 4은 본 발명에 따른 자동차용 크래쉬 박스를 제조하는 방법의 바람직한 일례를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 이강도 특성을 갖는 자동차용 크래쉬 박스를 제조할 수 있는방법은 이에 한정되지 않으며, 상술한 바와 같은 열처리특성을 다르게 적용함으로써도 제조할 수도 있다.

본 발명에 따른 자동차용 크래쉬 박스는 다음의 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.

먼저, 자동차용 크래쉬 박스를 제조하고자 하는 블랭크 또는 냉각성형된 부품 (이하, '소재'라고 표기함)을 고강도 영역으로 구현할 영역과 저강도 영역으로 구현할 영역으로 구분한다.

이후, 상기 소재를 가열로에 통과시켜 가열한다.

이때, 가열 온도의 범위는 Ac3 변태점 이상인 900 ℃ 정도에서 충분히 가열하는 것이 바람직하며, 이로 인해 소재 전체를 완전히 오스테나이트(Austenite)화 되도록 할 수 있다.

가열이 완료된 소재는 가열로로부터 추출하여 금형 내부로 이송시킨다 (도 3의 (a)). 상기 가열로로부터 금형 내부로 소재를 이송시키는데 소요되는 시간은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 10 내지 20 초로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 이송 시간은 가열된 소재를 가열로로부터 꺼낸 후 금형에 인입시킬 때까지의 시간을 의미한다. 또한, 상기 가열된 강재의 이송은 로봇 등을 이용하거나 작업자가 직접 수행할 수 있다.

상기 금형은 분리형 금형을 이용하는 것이 바람직하다. 이는 최종적으로 제조되는 부품이 이강도 특성을 갖도록 하기 위함이며, 이강도 특성을 얻기 위해 금형 영역을 분리하여 금형운동을 수행할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 금형은 상방 또는 하방으로 이동 가능한 복수의 상부다이와 상기 복수의 상부다이에 대응하는 상방 또는 하방으로 이동 가능한 복수의 하부다이를 포함하는 분리형 다이세트를 포함하고, 상기 분리형 다이세트의 상부다이와 하부다이를 상방 또는 하방으로 구동하여 상부 및 하부 다이 사이에 재치된 소재를 접촉가압 또는 소재로부터 분리시키는 구동수단을 포함한다.

이때, 상기 구동수단은 다이별로 구비됨으로써 다이들은 독립적으로 구동될 수 있다. 상기 구동수단은 상기 상부다이 또는 하부다이를 소재방향으로 가압하는 가압수단과 상기 가압수단의 가압방향의 반대방향으로 상기 상부다이 또는 하부다이를 이동시키는 이동수단을 포함할 수 있다.

상기 가압수단은 다이에 압력을 가해줌으로써 상방 또는 하방으로 이동시킬 수 있는 어떠한 수단도 가능하며, 예컨대 유압구동방식 또는 공기압구동방식의 수단이 이용될 수 있다. 또한, 상기 이동수단은 탄성 부재로서 예컨대, 코일형의 스프링이 사용될 수 있다.

상기 구동수단에 의한 금형의 작동 원리를 살펴보면 다음과 같다.

성형하고자 하는 소재를 급냉(프리 켄칭)시킬 시 모든 상부다이 및 하부다이가 소재와 접촉한 상태를 유지하여야 하므로, 가압수단이 모든 상부다이 및 하부다이에 적용되어 상부 및 하부 다이가 상방 또는 하방으로 이동된다.

성형시, 소재의 저강도 영역을 구현하고자 하는 영역의 다이는 공냉시킬 필요가 있으며, 이때 상기 영역의 상부다이 및 하부다이는 소재와 미접촉된 상태를 유지하여야 하므로, 상기 다이에 적용되었던 압력이 제거되어 가압수단의 적용이 더 이상 적용되지 않게 되고, 다이 내에 구비된 이동수단에 의해 소재와 분리되는 방향으로 이동하게 된다.

본 발명은 소재에 저강도 영역을 구현하기 위해 금형운동을 적용하는 것이 바람직하며, 이러한 금형운동은 유압에 의해 작동할 수 있는 스프링 시스템을 적용함으로써 수행가능하다.

상기 스프링 시스템은 유압의 유·무에 따라 금형을 상·하로 움직일 수 있도록 할 수 있다. 보다 구체적으로, 유압이 제거된 상태에서는 저강도 영역의 금형(②)이 상승되어 있는 상태이나, 유압을 적용시키면 유압에 의해 스프링에 압력이 가해져 저강도 영역의 금형(②)이 하강하게 된다.

상기와 같이, 스프링 시스템으로 각각의 소재 영역의 금형운동을 다르게 적용할 경우, 서로 다른 강도 즉, 고강도와 저강도 모두를 갖는 부품을 제조할 수 있다.

금형 내부로 소재의 이송이 완료되면, 소재로서 블랭크를 사용할 경우 상기 소재를 성형하고, 소재로서 냉각성형된 부품을 사용할 경우에는 치수확보를 위해 리스트라이킹(Restriking)을 수행하고, 이와 동시에 상 변태(phase transformation)를 위해 급냉(프리 켄칭)을 수행한다 (도 3의 (b)). 이때, 급냉은 스프링 시스템에 유압을 적용하여 저강도 영역의 금형(②)이 하강 되도록 한 상태에서 수행한다.

상기 성형 및 급냉 시간은 목적하는 형상으로 성형함과 동시에, 목적하는 조직을 얻을 수 있는 조건이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1 내지 5초로 제한하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 목적하는 형상으로 성형이 충분히 이루어지도록 할 수 있으며, 특히 저강도 영역에서는 페라이트, 퍼얼라이트 및 베이나이트의 상 변태가 쉽게 일어날 수 있도록 할 수 있다.

상기 성형 및 급냉이 종료된 소재의 온도는 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 구체적으로는 500 내지 700 ℃로 유지하는 것이 바람직하다.

성형 및 프리 켄칭 후, 상대적으로 저강도 영역을 얻고자 하는 블랭크 영역(②)을 금형과 접촉되지 않도록 하여 이상역 온도범위에서 공냉한다 (도 3의 (c)).

이때, 상기 프리 켄칭 단계에서 스프링 시스템에 적용시킨 유압을 제거함으로써 저강도 영역의 금형(②)을 상승시킬 수 있으며, 이로 인해 소재와 금형이 접촉되지 않는 상태가 된다. 또한, 저강도 영역의 공냉 시 고강도를 얻고자 하는 영역은 금형(①)과 계속해서 접촉되어 있는 상태가 유지된다.

상기 이상역 온도범위란, 오스테나이트 상과 페라이트 상이 공존하는 온도 범위로서, 상기 온도범위에서 저강도를 얻고자 하는 영역을 일정시간 동안 공냉시킨다.

상기 금형과 접촉되지 않은 상태에서 공냉시킨 영역은 금형과 접촉되어 있는 영역과 비교하여 상대적으로 냉각속도가 매우 느리므로, 상 변태 과정을 겪게 된다. 구체적으로, 가열에 의해 생성된 오스테나이트가 상기 공냉에 의해 페라이트, 퍼얼라이트 및 베이나이트 중의 1종 또는 그 이상으로 변하게 된다. 생성되는 상(phase)은 소재(재질)의 성분에 따라 달라지게 되며, 상 변태 양은 공냉 시간에 비례하므로, 공냉 시간을 길게 할수록 저강도 영역을 생성하는데 유리하다.

반면, 금형과 접촉된 상태를 유지하는 영역은 빠른 냉각속도를 유지하므로, 오스테나이트가 직접 마르텐사이트로 변태되어 고강도화 된다.

상기 금형과 접촉되지 않는 영역의 공냉 시간은 특별히 한정되는 것은 아니나, 15 내지 40 초간 수행하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 상기 영역의 일부가 페라이트로 변태될 수 있다.

이때, 지속적으로 켄칭된 고강도 영역과는 달리 공냉된 저강도 영역은 400 ℃ 이상의 높은 온도를 유지하고 있다.

상기 공냉 완료 후, 소재의 영역별 온도 편차에 의한 형상 뒤틀림 및 마르텐사이트 변태완료를 위해, 전 영역을 금형과 접촉시켜 급냉시키는 포스트 켄칭 공정을 수행한다 (도 3의 (d)).

상기 포스트 켄칭 공정 시간은 최종 부품의 취출 온도와 금형 재질에 따라 달라질 수 있으며, 구체적으로 10 내지 60 초간 수행하는 것이 바람직하다.

상기 포스트 켄칭 완료에 의해, 고강도 영역은 90% 이상 마르텐사이트 조직으로 변태될 수 있으며, 저강도 영역은 페라이트와 마르텐사이트 조직으로 변태될 수 있다. 이때, 저강도 영역의 마르텐사이트 조직은 30% 이하로 생성될 수 있다.

상기의 모든 단계를 완료하여 제조된 부품은 고강도 영역 및 저강도 영역 이외에 상기 저강도 영역 내에 천이 영역이 생성될 수 있다.

상기 천이 영역은 분리된 금형의 경계에서 형성될 수 있는데, 고강도 영역 즉, 금형과 접촉하는 영역에 인접한 부분은 상대적으로 냉각속도가 빠르며, 저강도 영역 즉, 공정 중에 공냉을 수행한 영역에 인접한 부분은 냉각속도가 더 느린 상태이기 때문에 분리된 금형의 경계 부분에서 고강도 영역과 저강도 영역의 중간 수준의 강도 범위를 갖는 천이 영역이 생성되게 된다.

상기 천이 영역의 크기는 분리된 금형 사이의 갭(gap)의 크기에 따라 달라지게 되며, 갭이 클수록 천이 영역의 크기도 커지게 된다. 하지만, 갭을 너무 크게 할 경우, 천이 영역의 강도가 저강도 영역의 강도보다 더 낮아질 수 있으므로, 사용되는 소재의 성분에 따라 최대로 설정할 수 있는 갭의 크기를 각각 설정하여야 한다.

100: 크래쉬 박스
101: 고강도 영역
102: 저강도 영역

Claims (15)

1. 삭제
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6. 블랭크를 고강도 영역, 저강도 영역으로 구분하는 단계;
   블랭크를 가열로에 통과시켜 가열하는 단계;
   블랭크를 금형 내부로 이송시키는 단계; 및
   블랭크를 성형하는 동시에 급냉시키는 단계;를 포함하고,
   상기 블랭크의 저강도 영역은 급냉시 이상역 온도범위에서, 15 내지 40 초간 유지시키는 단계를 포함하고,
   상기 금형은 서로 분리된 2개 이상의 분리형 금형이며, 상대적으로 저강도 영역을 제조하는 금형 영역은 유압에 의해 작동하는 스프링 시스템에 의해 상승 또는 하강되는 것을 특징으로 하는 자용차용 크래쉬 박스의 제조방법.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 고강도 영역과 저강도 영역으로 구분한 블랭크를 Ac3 변태점 이상으로 가열한 후, 금형 내부로 이송하여 성형 및 프리 켄칭한 다음, 상대적으로 저강도 영역을 얻고자 하는 블랭크 영역은 금형과 접촉되지 않도록 하여 이상역 온도범위에서 공냉하고, 다시 모든 블랭크 영역을 금형과 접촉시켜 포스트 켄칭하며,
   상대적으로 고강도 영역을 얻고자 하는 블랭크 영역은 상기 성형 및 프리 켄칭 후에도 계속해서 금형과 접촉된 상태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 제조방법.
   
8. 삭제
9. 제 7항에 있어서,
   상기 성형 및 프리 켄칭은 1 내지 5 초간 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
   
10. 제 7항에 있어서,
    상기 공냉은 15 내지 40 초간 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
    
11. 제 7항에 있어서,
    상기 포스트 켄칭은 10 내지 60 초간 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
    
12. 상방 또는 하방으로 이동 가능한 복수의 상부다이와 상기 복수의 상부다이에 대응하는 상방 또는 하방으로 이동 가능한 복수의 하부다이를 포함하는 분리형 다이세트; 및
    상기 분리형 다이세트의 상부다이와 하부다이를 상방 또는 하방으로 구동하여 상부 및 하부 다이 사이에 재치된 소재를 접촉가압 또는 소재로부터 분리시키는 구동수단을 포함하고,
    상기 구동수단은 다이 별로 구비되어 독립적인 다이의 구동이 가능한 금형.
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 구동수단은 상기 상부다이 또는 하부다이를 소재방향으로 가압하는 가압수단과 상기 가압수단의 가압방향의 반대방향으로 상기 상부다이 또는 하부다이를 이동시키는 이동수단을 포함하는 금형.
    
14. 제 13항에 있어서,
    상기 가압수단은 유압구동방식인 것을 특징으로 하는 금형.
    
15. 제 13항에 있어서,
    상기 이동수단은 탄성 부재인 것을 특징으로 하는 금형.

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