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KR20150145315A - Structural member using tailor welded blank and method for manufacturing same - Google Patents

Structural member using tailor welded blank and method for manufacturing same Download PDF

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Publication number
KR20150145315A
KR20150145315A KR1020140074299A KR20140074299A KR20150145315A KR 20150145315 A KR20150145315 A KR 20150145315A KR 1020140074299 A KR1020140074299 A KR 1020140074299A KR 20140074299 A KR20140074299 A KR 20140074299A KR 20150145315 A KR20150145315 A KR 20150145315A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
edges
present
twb
welded blank
joining
Prior art date
Application number
KR1020140074299A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
하지웅
배기현
임지호
Original Assignee
주식회사 포스코
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Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
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Priority to PCT/KR2015/000289 priority patent/WO2015194729A1/en
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Abstract

The present invention relates to a structural member using a tailor-welded blank (TWB), and a manufacturing method thereof. The manufacturing method of a structural member using a TWB comprises: a process of preparing a first material and a second material having a thicker thickness and a greater strength than the first material; a process of joining the first and the second material by butt welding to form TWB; and a process of shaping the TWB into a first member having one or more corners. The second material is positioned on at least a portion of the corners of the first member to improve hardness, energy absorbing capability, and collision performance.

Description

테일러 웰디드 블랭크를 이용한 구성부재 및 그 제조방법{STRUCTURAL MEMBER USING TAILOR WELDED BLANK AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a component member using a tailor welded blank,

본 발명은 테일러 웰디드 블랭크(Tailor Welded Blank; 이하 TWB라 함)를 이용한 구성부재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 TWB 기술을 이용하여, 국부적으로 변형이 집중되는 부분의 강성을 증대시킬 수 있도록 된 구성부재 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structural member using a tailored welded blank (hereinafter referred to as TWB) and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of manufacturing a structural member using TWB technology, And a method of manufacturing the same.

자동차의 차체는 강판으로 성형된 다수의 구성부재를 용접 등에 의해 소정의 형상으로 조합하여 접합함으로써 구성된다. 이러한 구성부재로는, 예를 들면 프론트 사이드 멤버, 범퍼 리인포스먼트, 프론트 크래쉬 박스, 프론트 어퍼 레일, 사이드 실, 플로어 크로스 멤버, 플로어 패널, 센터 필러, 루프 레일 사이드, 리어 사이드 멤버, 리어 크래쉬 박스 등이 있다. 이들 구성부재는 요구되는 강성을 확보하기 위해서 단일 또는 복수의 성형된 부재, 예를 들면 프레스 성형된 부재 또는 롤 성형된 부재로 구성될 수 있다.A vehicle body of an automobile is constituted by combining and joining a plurality of constituent members formed of steel plates into a predetermined shape by welding or the like. Such components include, for example, a front side member, a bumper reinforcement, a front crash box, a front upper rail, a side chamber, a floor cross member, a floor panel, a center pillar, a roof rail side, a rear side member, . These constituent members may be composed of a single or a plurality of molded members, for example, a press-molded member or a roll-formed member, in order to secure the required rigidity.

여기서 성형된 부재는 판 형상의 소재를 적절한 굽힘 성형 수단으로 성형된 모서리를 갖는 부재를 말한다. 즉, 성형된 부재는 하나의 면과 다른 하나의 면을 연결하는 모서리를 갖고 있으며, 이에 의해 구성부재의 강성을 높일 수 있다.Here, the molded member refers to a member having an edge formed by a suitable bending forming means of a plate-like material. That is, the molded member has corners connecting one face and the other face, thereby increasing the rigidity of the constituent members.

이들 구성부재의 강성이나 충돌 성능을 향상시키는 방법으로는 부재를 구성하는 소재의 두께, 강도 등을 변경하여 요구 성능을 만족시킨다. 소재를 변경하는 방법은 가장 기본적이며 손쉬운 방법이지만, 강성이나 충돌 성능을 향상시키기 위하여 두께를 증가시키는 방법은 중량의 증가를 가져오게 되고, 강도 변경은 부재의 성형성, 용접성 등의 문제와 얽혀있어 복잡하다. As a method for improving the rigidity and impact performance of these structural members, the thickness, strength, etc. of the material constituting the member are changed to satisfy the required performance. The method of changing the material is the most basic and easy method, but the method of increasing the thickness in order to improve the rigidity or impact performance leads to an increase in weight, and the change in strength is entangled with the problems of moldability and weldability of members Complex.

한편, 자동차용 구성부재의 강성이나 충돌 성능을 향상시키는 방법으로 TWB 기술이 많이 활용되고 있다. TWB 기술은 부재의 성형 이전에 두께 또는 강도가 다른 소재들을 레이저 용접 등의 방법을 이용하여 접합함으로써 블랭크를 제작하는 기술이다. TWB 기술은 부재의 강성 확보 및 성형 공정의 단순화가 가능하며, 중량 절감의 효과가 크다. On the other hand, TWB technology is widely used as a method for improving the rigidity and impact performance of automotive structural members. The TWB technique is a technique for manufacturing a blank by bonding materials having different thicknesses or strengths to each other using a method such as laser welding before forming the member. The TWB technology is capable of securing rigidity of the member and simplifying the molding process, and has a large weight saving effect.

TWB 기술을 활용한 자동차용 구성부재를 제조하는 방법의 한 예가 대한민국 공개특허공보 제2011-0011086호에 게재되어 있다. 이 특허문헌의 기술은 이종 두께의 보론 강판 또는 보론 강판과 이종 재질의 일반 강판을 소재로 하여 TWB를 제작하고, 이어서 조관 성형 후 하이드로 포밍으로 성형품을 제작하여, 소재 자체의 강도와 폐단면을 이용한 구조적인 강성을 동시에 확보하면서 충돌 에너지의 흡수 방향성도 순차적으로 이루어지도록 유도할 수 있는 차량용 멤버 제작방법에 관한 것이다. An example of a method of manufacturing an automotive component utilizing TWB technology is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0011086. The technique of this patent document is to prepare a TWB using a boron steel plate or a boron steel plate of different thicknesses and a general steel plate of a different material as materials and then to manufacture a molded article by hydroforming after forming the tube, And more particularly, to a method of manufacturing a member for a vehicle, which can induce the absorbing direction of impact energy to be sequentially performed while securing structural rigidity at the same time.

또한, 대한민국 공개특허공보 제2011-0023600호에는 TWB를 이용하여 국부적인 강성을 다르게 하고 충돌 성능은 유지하면서 중량 절감이 가능한 차량용 사이드 멤버에 관한 것이다. 특히, 이 특허문헌의 기술은 TWB에 적용되는 용접부의 용접선 패턴이 충돌하중 방향에 대하여 사선방향으로 형성되도록 하고 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0023600 discloses a vehicle side member capable of reducing local weight by using TWB and reducing weight while maintaining collision performance. Particularly, the technique of this patent document is such that a weld line pattern of a welded portion applied to the TWB is formed obliquely with respect to the direction of collision load.

이러한 TWB는 성형 공정 중 용접선 부근에서 발생하는 크랙을 감소할 수 있는 방안을 고려하여 적용이 검토된다. 다시 말해, 예를 들어 자동차용 구성부재를 제작하는 데에 적용되는 TWB 기술은 구조물이 외부로부터 받는 하중 경로보다는 성형성을 기준으로 TWB의 용접선 위치를 결정하고 있다. This TWB is considered to be applied considering a method of reducing the cracks occurring near the weld line during the molding process. In other words, for example, the TWB technique, which is applied to manufacturing automotive components, determines the position of the weld line of the TWB based on the formability rather than the load path that the structure receives from the outside.

하지만, 축 하중을 받는 사각관과 같은 구조물은 소성변형률이 사각관의 모서리 부분에 집중되고 있다. 따라서, 국부적으로 소성변형률이 높은 사각관의 모서리 부분의 강성을 증대한다면 사각관의 충돌 에너지 흡수능이 증대될 수 있을 것으로 기대된다.However, in structures such as rectangular pipes under axial load, the plastic strain is concentrated at the corner of the square tube. Therefore, it is expected that if the rigidity of the corner part of the rectangular pipe with a high local plastic strain is increased, the impact energy absorbing capacity of the rectangular pipe can be increased.

이에 본 발명은 축 방향 하중을 받는 구성부재의 붕괴 거동을 고려하여 모서리에다 TWB 기술을 적용함으로써 강성과 더불어 에너지 흡수 능력 및 충돌 성능을 향상시킬 수 있는 구성부재 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다. Accordingly, the present invention provides a structural member capable of improving rigidity, energy absorption capability, and impact performance by applying TWB technology to an edge in consideration of collapse behavior of a structural member subjected to an axial load, and a manufacturing method thereof There is a main purpose.

본 발명에 따른 구성부재의 제조방법은, 제1소재와 상기 제1소재보다 두께가 두꺼운 제2소재를 준비하는 공정; 상기 제1소재와 상기 제2소재를 맞대기 용접으로 접합하여 테일러 웰디드 블랭크를 형성하는 공정; 및 상기 테일러 웰디드 블랭크로 적어도 하나의 모서리를 가진 제1부재를 성형하는 공정을 포함하고, 상기 제1부재의 모서리 또는 모서리들 중 적어도 일부 모서리에 상기 제2소재가 위치하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a component according to the present invention includes the steps of preparing a first material and a second material thicker than the first material; Joining the first material and the second material by butt welding to form a Taylor welded blank; And forming a first member having at least one edge with the tailor welded blank, wherein the second material is located at least at some edges of the edges or edges of the first member.

또한, 본 발명에 따른 구성부재의 제조방법은, 제1소재와 상기 제1소재보다 강도가 높은 재질의 제2소재를 준비하는 공정; 상기 제1소재와 상기 제2소재를 맞대기 용접으로 접합하여 테일러 웰디드 블랭크를 형성하는 공정; 및 상기 테일러 웰디드 블랭크로 적어도 하나의 모서리를 가진 제1부재를 성형하는 공정을 포함하고, 상기 제1부재의 모서리 또는 모서리들 중 적어도 일부 모서리에 상기 제2소재가 위치하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a component according to the present invention includes the steps of preparing a first material and a second material having a higher strength than the first material; Joining the first material and the second material by butt welding to form a Taylor welded blank; And forming a first member having at least one edge with the tailor welded blank, wherein the second material is located at least at some edges of the edges or edges of the first member.

본 발명에 따른 구성부재의 제조방법에서, 상기 제1부재의 길이방향 선단들을 서로 용접으로 접합하거나, 상기 길이방향 선단들에다 제2부재를 용접으로 접합하여, 관 형상의 부재를 형성하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. In the manufacturing method of the constituent member according to the present invention, the step of joining the longitudinal ends of the first member with each other by welding or joining the second member to the longitudinal direction ends by welding, thereby forming the tubular member May be further included.

본 발명에 따른 구성부재는 적어도 하나의 모서리를 가진 구성부재로서, 상기 구성부재는 테일러 웰디드 블랭크로 성형되며, 상기 모서리 또는 모서리들 중 적어도 일부 모서리는 나머지 부분보다 두께가 두꺼운 것을 특징으로 한다.A constituent member according to the present invention is a constituent member having at least one edge, wherein the constituent member is molded with a Taylor-welded blank, and at least some edges of the corners or edges are thicker than the remainder.

또한, 본 발명에 따른 구성부재는 적어도 하나의 모서리를 가진 구성부재로서, 상기 구성부재는 테일러 웰디드 블랭크로 성형되며, 상기 제1부재의 모서리 또는 모서리들 중 적어도 일부 모서리는 나머지 부분과 강도가 상이한 재질로 된 것을 특징으로 한다.The constituent member according to the present invention is also a constituent member having at least one edge, wherein the constituent member is molded into a Taylor-welded blank, at least some of the corners or edges of the first member have a remaining portion, And is made of a different material.

본 발명에 따른 구성부재에서, 상기 테일러 웰디드 블랭크의 용접선이 상기 구성부재의 길이방향과 평행한 것을 특징으로 한다. In the structural member according to the present invention, the weld line of the tailor welded blank is parallel to the longitudinal direction of the structural member.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 축 방향 하중을 받는 구성부재의 붕괴 거동을 고려하여 강성 보강이 필요한 모서리를 TWB 기술로 보강함으로써, 강성과 더불어 에너지 흡수 능력 및 충돌 성능을 향상시킬 수 있는 구성부재를 제공할 수 있는 효과가 있게 된다. As described above, according to the present invention, by reinforcing the edges, which require rigidity reinforcement, with the TWB technique in consideration of the collapse behavior of the structural members subjected to the axial load, the structural members capable of improving the energy absorbing capability and collision performance, There is an effect that can be provided.

이에 따라 궁극적으로 제품의 상품성을 증대시키고 고객의 니즈에 적합한 최적의 부품을 공급할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. As a result, it is possible to increase the merchantability of the product ultimately and to provide the optimum parts suitable for the customer's needs.

도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 제조방법의 공정들을 순차적으로 도시한 개략도이다.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조방법의 공정들을 순차적으로 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조방법으로 만들어진 구성부재의 한 예를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제조방법으로 만들어진 구성부재의 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제조방법으로 만들어진 구성부재의 또 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명과 종래의 비대칭 모자형 사각관에 대하여 충돌 성능을 비교한 그래프들이다.
도 6은 본 발명과 종래의 대칭 모자형 사각관에 대하여 충돌 성능을 비교한 그래프들이다.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1A is a schematic diagram sequentially illustrating processes of a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. FIG.
1B is a schematic view sequentially showing processes of a manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a perspective view showing an example of a structural member made by the manufacturing method according to the present invention.
3 is a perspective view showing another example of the structural member made by the manufacturing method according to the present invention.
4 is a perspective view showing still another example of the constituent member made by the manufacturing method according to the present invention.
FIG. 5 is a graph comparing collision performances of the present invention and a conventional asymmetric hat-type square tube.
FIG. 6 is a graph comparing collision performances of the present invention and a conventional symmetrical hat-shaped square tube.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 제조방법의 공정을 순차적으로 도시한 개략도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 제조방법은, 제1소재(11)와 이 제1소재(11)보다 두께가 두꺼운 제2소재(12)를 준비하는 공정; 제1소재(11)와 제2소재(12)를 맞대기 용접으로 접합하여 TWB(13)를 형성하는 공정; 및 TWB(13)로 적어도 하나의 모서리를 가진 제1부재(10)를 성형하는 공정을 포함하고, 모서리 또는 모서리들 중 적어도 일부 모서리에 제2소재(12)가 위치하는 것을 특징으로 한다.FIG. 1A is a schematic view sequentially showing the steps of a manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. FIG. As shown therein, the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention includes the steps of preparing a first material 11 and a second material 12 thicker than the first material 11; Joining the first material (11) and the second material (12) by butt welding to form the TWB (13); And forming a first member (10) having at least one edge with the TWB (13), characterized in that the second workpiece (12) is located at least at some edges of the edges or edges.

추가로, 본 발명의 제1실시예에 따른 구성부재의 제조방법은, 제1부재(10)의 길이방향 선단들을 서로 용접으로 접합하거나, 길이방향 선단들에다 제2부재(20, 30)를 용접으로 접합하여, 관 형상의 부재를 형성하는 공정을 포함할 수 있다.Further, in the method of manufacturing the component member according to the first embodiment of the present invention, the longitudinal ends of the first member 10 are welded to each other, or the second members 20 and 30 And joining them by welding to form a tubular member.

본 발명의 제1실시예에 따른 제조방법은, 먼저 이종 두께를 갖는 복수의 제1소재(11)와 제2소재(12)를 정해진 치수로 재단하여 절단한 후, 도 1a에 도시된 바와 같이 예컨대 레이저 용접을 통하여 소재들(11, 12)을 맞대기 용접함으로써 TWB(13)를 형성한다.The manufacturing method according to the first embodiment of the present invention is a method in which a plurality of first materials 11 and a plurality of second materials 12 having different thicknesses are first cut and cut into predetermined dimensions, The TWB 13 is formed by butt welding the materials 11 and 12 through, for example, laser welding.

이때, 이들 소재는 그 외측 표면이 서로 단차지지 않게 일치하도록 맞댄 후 용접하는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that these materials are welded after the outer surfaces thereof come together so as not to be stepped on each other.

또한, 고강도가 요구되는 부분은 상대적으로 두꺼운 두께가 필요하기 때문에, 이들 소재 중 두께가 두꺼운 제2소재(12)는 구성부재에서 강성이 요구되는 부분에 대응하는 위치에 배치한다. 예를 들면, 축 하중을 받는 사각관과 같은 구성부재는 소성변형률이 모서리 부분에 집중되고 있으므로, 보다 두께가 두꺼운 제2소재(12)는 가장 큰 강성이 요구되는 모서리에 대응하도록 배치한다.In addition, since a portion requiring a high strength requires a relatively thick thickness, the second material 12 having a thicker thickness is disposed at a position corresponding to a portion where rigidity is required in the constituent member. For example, the constituent members such as a square tube subjected to an axial load are concentrated at corner portions, so that the second material 12 having a thicker thickness is arranged to correspond to the corner where the greatest rigidity is required.

하지만, 두께가 두꺼운 제2소재의 배치는 이에 한정되지 않고, 구성부재가 적용될 구조물의 특성에 따라 강성이 요구되는 위치에 적절히 배치할 수 있다.However, the arrangement of the second material having a large thickness is not limited to this, and it can be appropriately disposed at a position where the rigidity is required according to the characteristics of the structure to which the structural member is applied.

이렇게 형성된 TWB(13)는 도 1a(또는 도 1b)에 도시된 바와 같이 롤 포밍 장치 또는 프레스 장치를 통해 소정의 형상을 가진 제1부재(10)로 성형되게 된다. 이로써, 본 발명에 따른 구성부재가 완성되게 된다. The thus formed TWB 13 is formed into a first member 10 having a predetermined shape through a roll forming apparatus or a press apparatus as shown in Fig. 1A (or Fig. 1B). Thus, the constituent member according to the present invention is completed.

이와 같이, 본 발명에 따른 구성부재는 적어도 하나의 모서리를 가진 구성부재로서, TWB(13)로 성형되며, 모서리 또는 모서리들 중 적어도 하나는 나머지 부분보다 두께가 두꺼운 것을 특징으로 한다.Thus, the component according to the present invention is a component having at least one edge, which is molded with TWB 13, wherein at least one of its edges or edges is thicker than the remainder.

전술한 바와 같이, 제1부재(10)의 길이방향 선단들을 서로 용접으로 접합하거나, 길이방향 선단들에다 제2부재(20, 30)를 용접으로 접합하여, 관 형상의 부재를 형성할 수 있다. 이들 선단은 용접의 편의성과 신뢰성을 향상시키기 위해 절곡되는 것이 좋다. As described above, the longitudinal ends of the first member 10 can be welded to each other, or the tubular members can be formed by joining the second members 20 and 30 to the longitudinal end portions by welding . These tips are preferably bent to improve the convenience and reliability of welding.

보다 구체적으로, 제1부재(10)의 길이방향 선단들만 서로 접합할 때에는 맞대기 용접을 하게 되는데, 이때에도 서로 맞대어지는 양측 표면이 단차지지 않도록 일치시킨 후 용접한다. More specifically, when only the lengthwise leading ends of the first member 10 are joined to each other, the butt welding is performed. At this time, both sides facing each other are matched so as not to be stepped, and then welded.

혹은, 제1부재(10)의 길이방향 선단들에다 클로징 플레이트로 된 제2부재(20)를 놓고서 점용접으로 접합할 수 있다. 이러한 접합에 의해 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같은 관 형상의 부재가 완성되는 것이다. 이하에서는 이러한 형상의 부재를 비대칭 모자형 사각관(100, 100')이라 칭한다.Alternatively, the second member 20, which is a closing plate, may be placed on the longitudinal ends of the first member 10 and joined by spot welding. This joining completes the tubular member as shown in Fig. 2 or Fig. Hereinafter, members having such a shape will be referred to as asymmetric hat-shaped rectangular tubes 100 and 100 '.

도 2에 도시된 비대칭 모자형 사각관(100)은 모서리들 중 일부만 제2소재(12)가 적용되고, 나머지 부분은 얇은 제1소재(11)로 구성된 한 예를 나타낸다. 한편, 도 3에 도시된 비대칭 모자형 사각관(100')은 모서리들에만 제2소재(12)가 적용되고, 나머지 평탄부에는 얇은 제1소재(11)로 구성된 예를 나타낸다. The asymmetrical hat-shaped square tube 100 shown in Fig. 2 shows an example in which only the second material 12 is applied to only a part of the corners and the remaining part is made of the thin first material 11. 3 shows an example in which the second material 12 is applied only to the corners and the thin flat first material 11 is formed in the remaining flat portions.

또는, 제1부재(10)의 길이방향 선단들에다 이 제1부재와 동일하거나 유사한 형상으로 된 제2부재(30)를 서로 마주보게 위치시킨 후 만나는 선단들을 용접으로 접합할 수 있다. 이러한 접합에 의해 도 4에 도시된 관 형상의 부재가 완성되게 된다. 이하에서는 이러한 형상의 부재를 대칭 모자형 사각관(200)이라 칭한다.Alternatively, the second members 30, which are the same or similar in shape to the first member, may be positioned opposite to each other at the longitudinal ends of the first member 10 and welded thereto. By such joining, the tubular member shown in Fig. 4 is completed. Hereinafter, the member having such a shape will be referred to as a symmetrical hat-shaped square tube 200.

이들 본 발명의 구성부재에서는 TWB(13)의 용접선이 구성부재의 길이방향과 평행하게 나타남을 볼 수 있다. In these constituent members of the present invention, it can be seen that the weld line of the TWB 13 appears parallel to the longitudinal direction of the constituent member.

본 발명의 제1실시예에 따른 제조방법이 적용된 구성부재의 성능 검증을 위하여 도 2 내지 도 4에 도시된 각 모델에 대하여 충돌해석을 수행하였다. 비교 방법은 TWB를 적용하지 않은 종래의 모델과 본 발명의 제1실시예에 따른 제조방법이 적용된 모델을 동일한 치수와 중량, 및 예컨대 자동차 구조용 강판과 같은 동일한 소재로 제조한 경우에 충돌 성능의 향상 정도를 비교하였다. In order to verify the performance of the structural member to which the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention is applied, collision analysis was performed for each model shown in FIG. 2 to FIG. The comparison method is an improvement in the collision performance when the conventional model without TWB and the model with the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention are made of the same size and weight and the same material, Respectively.

도 5는 본 발명과 종래의 비대칭 모자형 사각관에 대하여 충돌 성능을 비교한 그래프들이다. (a)는 본 발명의 모델들과 종래의 모델의 변위에 따른 흡수 에너지를 비교하여 도시한 그래프이고, (b)는 변위에 따른 평균하중을 비교하여 도시한 그래프이다. 여기서, "본 발명-1"은 도 2에 도시된 비대칭 모자형 사각관(100)이고, "본 발명-2"는 도 3에 도시된 비대칭 모자형 사각관(100')이다. FIG. 5 is a graph comparing collision performances of the present invention and a conventional asymmetric hat-type square tube. (a) is a graph showing the absorption energy according to displacement of the models of the present invention and a conventional model, and (b) is a graph showing a comparison of average loads according to displacement. Herein, " present invention-1 "is the asymmetric hat-shaped square tube 100 shown in Fig. 2, and" present invention-2 "is the asymmetric hat-shaped square tube 100 'shown in Fig.

동일 조건하에서, 비대칭 모자형 사각관의 모서리에 TWB 기술을 적용하여 강성을 증대시키면 평균하중이 최대 약 35%까지 상승하는 것을 확인할 수 있다. 특히, 비대칭 모자형 사각관 중 모든 모서리에 제2소재(12)가 배치된 도 3의 비대칭 모자형 사각관(100'), 즉 "본 발명-2"의 경우에는, 충돌 에너지를 안정적으로 흡수할 수 있음을 확인할 수 있다. 이는 종래의 모델은 물론, 도 2의 모델, 즉 "본 발명-1"보다도 강성이 더욱 보강되었기 때문에, 충격 하중을 훨씬 더 우수하게 견딜 수 있게 된 것이다. Under the same conditions, the TWB technique applied to the edges of the asymmetric hat-type square tube increases the stiffness, which means that the average load increases up to about 35%. In particular, in the case of the asymmetric hat-shaped rectangular tube 100 ', that is, the "invention-2" shown in Fig. 3 in which the second material 12 is disposed on all the corners of the asymmetric hat- Can be confirmed. This is because the stiffness is further reinforced than that of the conventional model as well as the model of Fig. 2, that is, "invention-1 ", so that the impact load can withstand much better.

도 6은 본 발명과 종래의 대칭 모자형 사각관에 대하여 충돌 성능을 비교한 그래프들이다. (a)는 본 발명의 모델과 종래의 모델의 변위에 따른 흡수 에너지를 비교하여 도시한 그래프이고, (b)는 변위에 따른 평균하중을 비교하여 도시한 그래프이다. FIG. 6 is a graph comparing collision performances of the present invention and a conventional symmetrical hat-shaped square tube. (a) is a graph showing the absorption energy according to the displacement of the model of the present invention and the conventional model, and (b) is a graph showing an average load according to the displacement.

동일 조건 하에서, 대칭 모자형 사각관의 모서리에 TWB 기술을 적용하여 강성을 증대시키면 본 발명의 대칭 모자형 사각관(200)에서 평균하중이 약 18% 상승하는 것을 확인할 수 있다. Under the same conditions, when the TWB technique is applied to the edges of the symmetrical hat-shaped square tube to increase the rigidity, it can be seen that the average load is increased by about 18% in the symmetrical hat-shaped square tube 200 of the present invention.

이와 같이 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 구성부재는 국부적인 변형이 집중적으로 발생하는 부분에 대하여 압축하중 방향과 최종 제품의 형상이 고려되어, 최대로 흡수할 수 있는 에너지가 크다는 강점을 가진다.As described above, the structural member manufactured by the manufacturing method according to the present invention has the advantage that the maximum loadable energy is large, considering the direction of the compression load and the shape of the final product, in a region where local deformation is intensively generated.

도 1b는 본 발명의 제2실시예에 따른 제조방법의 공정을 순차적으로 도시한 개략도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 제조방법은, 제1소재(11)와 이 제1소재(11)보다 강도가 높은 제2소재(12)를 준비하는 공정; 제1소재(11)와 제2소재(12)를 맞대기 용접으로 접합하여 TWB(13)를 형성하는 공정; 및 TWB(13)로 적어도 하나의 모서리를 가진 제1부재(10)를 성형하는 공정을 포함하고, 모서리 또는 모서리들 중 적어도 일부 모서리에 제2소재(12)가 위치하는 것을 특징으로 한다.1B is a schematic view sequentially showing the steps of a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention. As shown therein, the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention includes the steps of preparing a first material 11 and a second material 12 having a higher strength than the first material 11; Joining the first material (11) and the second material (12) by butt welding to form the TWB (13); And forming a first member (10) having at least one edge with the TWB (13), characterized in that the second workpiece (12) is located at least at some edges of the edges or edges.

추가로, 본 발명의 제2실시예에 따른 구성부재의 제조방법은, 제1부재(10)의 길이방향 선단들을 서로 용접으로 접합하거나, 길이방향 선단들에다 제2부재(20, 30)를 용접으로 접합하여, 관 형상의 부재를 형성하는 공정을 포함할 수 있다. Further, in the method of manufacturing the component member according to the second embodiment of the present invention, the longitudinal ends of the first member 10 are welded to each other, or the second members 20 and 30 And joining them by welding to form a tubular member.

본 발명의 제2실시예에서는 제2소재(12)의 특성만 제외하고, 나머지 구성요소들은 전술한 제1실시예의 구성과 동일하다. 이에, 본 발명의 제2실시예에 따른 제조방법을 설명함에 있어, 제1실시예에 의한 제조방법과 동일한 구성에 대해서는 그 구성 및 공정의 상세한 설명을 생략하기로 한다.In the second embodiment of the present invention, except for the characteristics of the second material 12, the remaining components are the same as those of the first embodiment described above. Therefore, in explaining the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, detailed description of the constitution and the process of the same constitution as the manufacturing method according to the first embodiment will be omitted.

본 발명의 제2실시예에 따른 제조방법은, 먼저 이종 재질을 갖는 복수의 제1소재(11)와 제2소재(12)를 정해진 치수로 재단하여 절단한 후, 도 1b에 도시한 바와 같이 예컨대 레이저 용접을 통하여 소재들(11, 12)을 맞대기 용접함으로써 TWB(13)를 형성한다.In the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, a plurality of first materials 11 and a plurality of second materials 12 having different materials are first cut and cut into predetermined dimensions, and then, as shown in FIG. 1B The TWB 13 is formed by butt welding the materials 11 and 12 through, for example, laser welding.

또한, 이들 소재 중 강도가 높은 재질의 제2소재(12)는 구성부재에서 강성이 요구되는 부분에 대응하는 위치에 배치한다. 예를 들면, 축 하중을 받는 사각관과 같은 구조부재는 소성변형률이 모서리 부분에 집중되고 있으므로, 보다 강도가 높은 제2소재(12)는 가장 큰 강성이 요구되는 모서리에 대응하도록 배치한다.Among these materials, the second material 12 having a high strength is disposed at a position corresponding to a portion where rigidity is required in the constituent member. For example, a structural member such as a square tube subjected to an axial load is concentrated at corner portions, so that the second material 12 having a higher strength is disposed so as to correspond to the corner where the greatest rigidity is required.

하지만, 강도가 높은 제2소재의 배치는 이에 한정되지 않고, 구성부재가 적용될 구조물의 특성에 따라 강성이 요구되는 위치에 적절히 배치할 수 있다.However, the arrangement of the second material having high strength is not limited to this, and it can be appropriately disposed at a position where the rigidity is required according to the characteristics of the structure to which the structural member is applied.

이렇게 형성된 TWB(13)는 도 1b(또는 도 1a)에 도시된 바와 같이 롤 포밍 장치 또는 프레스 장치를 통해 소정의 형상을 가진 제1부재(10)로 성형되게 된다. 이로써, 본 발명에 따른 구성부재가 완성되게 된다. The TWB 13 thus formed is formed into a first member 10 having a predetermined shape through a roll forming apparatus or a press apparatus as shown in FIG. 1B (or FIG. 1A). Thus, the constituent member according to the present invention is completed.

이와 같이, 본 발명에 따른 구성부재는 적어도 하나의 모서리를 가진 구성부재로서, TWB(13)로 성형되며, 모서리 또는 모서리들 중 적어도 하나는 나머지 부분과 강도가 상이한 재질로 된 것을 특징으로 한다.As described above, the structural member according to the present invention is a structural member having at least one corner, which is molded with the TWB 13, and at least one of its edges or corners is made of a material having a different strength from the remainder.

전술한 바와 같이, 제1부재(10)의 길이방향 선단들을 서로 용접으로 접합하거나, 길이방향 선단들에다 전술한 제1실시예와 마찬가지의 형태로 된 제2부재(20 또는 30)를 용접으로 접합하여, 관 형상의 부재를 형성할 수 있다. 이들 선단은 용접의 편의성과 신뢰성을 향상시키기 위해 절곡되는 것이 좋으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. As described above, the longitudinal ends of the first member 10 are welded to each other, or the second member 20 or 30, which has the same shape as that of the first embodiment described above, is welded to the longitudinal direction ends To form a tubular member. These tips are preferably bent to improve the convenience and reliability of welding, but are not limited thereto.

이와 같이 제조함으로써, 예를 들어 모자형 사각관의 경우에는 모서리들의 적어도 일부에 제2소재(12)가 적용되고, 나머지 부분은 이보다 강도가 낮은 제1소재(11)로 구성될 수 있게 되는 것이다. Thus, for example, in the case of a hat-shaped square tube, the second material 12 is applied to at least a part of the corners and the remaining part can be made of the first material 11 having lower strength .

또, 이러한 구성부재에서는 TWB(13)의 용접선이 구성부재의 길이방향과 평행하게 나타남을 볼 수 있다. In this constituent member, it can be seen that the weld line of the TWB 13 appears parallel to the longitudinal direction of the constituent member.

본 발명의 제2실시예에 따른 제조방법에 의하면, 모서리의 소재에다 구성부재의 나머지 부분을 구성하는 소재보다 강도가 높은 재질의 소재, 특히 항복점이 높은 재질의 소재를 적용함으로써 더 높은 강성 및 충돌 에너지의 흡수 성능을 획득할 수 있게 되는 것이다.According to the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, by applying a material having a strength higher than that of the material constituting the remainder of the constituent member to the material of the corners, particularly a material having a high yield point, The energy absorbing performance can be obtained.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

10: 제1부재 11: 제1소재
12: 제2소재 13: 블랭크
20, 30: 제2부재
10: first member 11: first material
12: second material 13: blank
20, 30: second member

Claims (11)

제1소재와 상기 제1소재보다 두께가 두꺼운 제2소재를 준비하는 공정;
상기 제1소재와 상기 제2소재를 맞대기 용접으로 접합하여 테일러 웰디드 블랭크를 형성하는 공정; 및
상기 테일러 웰디드 블랭크로 적어도 하나의 모서리를 가진 제1부재를 성형하는 공정
을 포함하고,
상기 제1부재의 모서리 또는 모서리들 중 적어도 일부 모서리에 상기 제2소재가 위치하는 것을 특징으로 하는 구성부재의 제조방법.
Preparing a first material and a second material thicker than the first material;
Joining the first material and the second material by butt welding to form a Taylor welded blank; And
Forming a first member having at least one edge with the Taylor-welded blank;
/ RTI >
Wherein the second material is located at least at some edges of the corners or edges of the first member.
제1소재와 상기 제1소재보다 강도가 높은 재질의 제2소재를 준비하는 공정;
상기 제1소재와 상기 제2소재를 맞대기 용접으로 접합하여 테일러 웰디드 블랭크를 형성하는 공정; 및
상기 테일러 웰디드 블랭크로 적어도 하나의 모서리를 가진 제1부재를 성형하는 공정
을 포함하고,
상기 제1부재의 모서리 또는 모서리들 중 적어도 일부 모서리에 상기 제2소재가 위치하는 것을 특징으로 하는 구성부재의 제조방법.
Preparing a first material and a second material having a higher strength than the first material;
Joining the first material and the second material by butt welding to form a Taylor welded blank; And
Forming a first member having at least one edge with the Taylor-welded blank;
/ RTI >
Wherein the second material is located at least at some edges of the corners or edges of the first member.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 맞대기 용접은 레이저로 용접하는 것을 특징으로 하는 구성부재의 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein said butt welding is laser welded.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1부재는 롤 포밍 장치 또는 프레스 장치에 의해 성형되는 것을 특징으로 하는 구성부재의 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first member is formed by a roll forming apparatus or a press apparatus.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1부재의 길이방향 선단들을 서로 용접으로 접합하거나, 상기 길이방향 선단들에다 제2부재를 용접으로 접합하여, 관 형상의 부재를 형성하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 구성부재의 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Further comprising the step of joining the longitudinal direction ends of the first member by welding or joining the second member to the longitudinal direction ends by welding so as to form a tubular member Gt;
제5항에 있어서,
상기 제2부재는 클로징 플레이트이고,
상기 제1부재의 길이방향 선단들을 절곡하여 상기 제2부재와 점용접하는 것을 특징으로 하는 구성부재의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The second member is a closing plate,
And bending the longitudinal ends of the first member to contact with the second member.
제5항에 있어서,
상기 제2부재는 상기 제1부재와 동일하거나 유사한 형상으로 되고,
상기 제1부재와 상기 제2부재를 서로 마주보게 위치시킨 후 만나는 길이방향 선단들을 용접으로 접합하는 것을 특징으로 하는 구성부재의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the second member has a shape identical or similar to that of the first member,
And joining the longitudinal ends of the first member and the second member facing each other after the first member and the second member face each other by welding.
적어도 하나의 모서리를 가진 구성부재로서,
상기 구성부재는 테일러 웰디드 블랭크로 성형되며,
상기 모서리 또는 모서리들 중 적어도 일부 모서리는 나머지 부분보다 두께가 두꺼운 것을 특징으로 하는 구성부재.
A component member having at least one edge,
The component is molded into a Taylor-welded blank,
Wherein at least some edges of the edges or edges are thicker than the rest.
적어도 하나의 모서리를 가진 구성부재로서,
상기 구성부재는 테일러 웰디드 블랭크로 성형되며,
상기 모서리 또는 모서리들 중 적어도 일부 모서리는 나머지 부분과 강도가 상이한 재질로 된 것을 특징으로 하는 구성부재.
A component member having at least one edge,
The component is molded into a Taylor-welded blank,
Wherein at least some edges of the edges or edges are made of materials of different strength from the rest.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 테일러 웰디드 블랭크의 용접선이 상기 구성부재의 길이방향과 평행한 것을 특징으로 하는 구성부재.
10. The method according to claim 8 or 9,
And the weld line of the tailor welded blank is parallel to the longitudinal direction of the structural member.
제10항에 있어서,
상기 구성부재는 관 형상인 것을 특징으로 하는 구성부재.
11. The method of claim 10,
Wherein the constituent member is tubular.
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KR102346892B1 (en) * 2020-09-23 2022-01-04 현대제철 주식회사 Vehicle parts manufacturing method

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