자동차 부품용 고강도 강철 롤 성형

고강도 강철 롤 성형

HSS(고장력강) 및 AHSS(고장력강) 롤 성형은 평면 코일 스톡을 일련의 점진적인 모양의 롤러에 통과시키는 것을 의미하며, 각 롤러는 최종 단면 프로파일에 도달할 때까지 재료를 몇도 더 구부립니다. 변형은 한 번의 스트로크가 아닌 여러 롤러 스테이션에서 점차적으로 발생하기 때문에 롤 성형은 단일 히트 성형 방법보다 재료에 대한 응력을 더 균등하게 분산시킵니다. 이는 갑작스럽고 집중된 힘에서 더 쉽게 균열되는 AHSS 등급에 선호되는 공정인 주된 이유입니다.

이중상(DP), 변태 유도 소성(TRIP), 마르텐사이트강을 포함한 HSS 및 AHSS 등급은 기존 연강의 인장 강도가 270~400MPa인 데 비해 약 440MPa~1,500MPa 범위의 인장 강도를 제공합니다. 이러한 강점으로 인해 자동차 제조업체는 동일한 구조 성능을 위해 더 얇은 게이지 재료를 사용하여 충돌 안전을 희생하지 않고도 차량 중량 감소 목표를 직접 지원할 수 있습니다.

자동차 롤 성형 공정

자동차 제조에서 롤 성형 라인은 일반적으로 다음 순서를 따릅니다.

1. 코일 스톡은 풀리고 라인에 지속적으로 공급되며, 종종 성형 전에 코일 세트 곡률을 제거하기 위해 레벨러를 사용합니다.
2. 스트립은 일련의 롤러 스테이션을 통과하며, 각 스테이션은 작은 굽힘 증분을 추가하고 플랫 스트립을 햇 채널, 튜브 또는 복잡한 다중 굽힘 구조 모양과 같은 대상 프로파일로 점진적으로 형성합니다.
3. 인라인 펀칭 또는 노칭 스테이션은 필요한 경우 스트립이 여전히 편평하거나 부분적으로 형성된 상태에서 장착 구멍을 자르거나 컷아웃을 특징으로 합니다. 전체 성형 후 펀칭이 훨씬 더 어렵기 때문입니다.
4. 형성된 프로파일은 라인 속도에 동기화된 플라잉 컷오프를 사용하여 라인을 멈추지 않고 길이에 맞게 절단하는 컷오프 프레스를 통과합니다.
5. 완성된 부품은 조립 단계에 앞서 인라인 또는 2차 용접, 코팅 또는 열처리를 거칠 수 있습니다.

이러한 연속적인 대량 생산 특성으로 인해 롤 성형은 도어 빔, 범퍼 보강재, 루프 레일 또는 시트 프레임 구성 요소와 같은 동일한 구조 프로필이 연간 수만 또는 수십만 선형 피트에서 실행되어야 하는 자동차 생산에 특히 적합합니다.

롤 성형과 스탬핑

압연 성형 및 스탬핑은 평강을 구조용 부품으로 만들지만 서로 다른 부품 형상 및 생산 프로파일에 적합합니다.

자동차 구조 부품 생산에 대한 롤 성형 및 스탬핑 비교.

특히 AHSS의 경우 롤 성형의 점진적인 다중 스테이션 굽힘은 스탬핑의 단일 타격 변형에 비해 주요 이점입니다. AHSS 등급은 일반적으로 파손 전 연신율이 낮고 스탬핑 다이가 한 동작에 적용하는 변형률 및 응력 집중에 더 민감하기 때문입니다.

AHSS용 롤 성형 툴링 설계

AHSS 롤 성형을 위한 툴링 설계는 재료가 생성하는 더 높은 성형력과 스프링백에 의해 구동된다는 점에서 연강 툴링과 여러 면에서 다릅니다.

• 더 많은 성형 스테이션 — AHSS 프로파일은 일반적으로 동등한 연강 프로파일에 비해 추가 롤러 패스가 필요하며 패스당 변형을 줄이기 위해 굽힘 각도를 더 많이 분산시킵니다.
• 더 단단한 롤 재료 — AHSS는 연강에 비해 롤 마모를 가속화하기 때문에 일반적으로 내마모성 코팅 또는 경화 표면이 있는 공구강 롤이 필요합니다.
• 롤 분리력 증가 — AHSS는 각 스테이션에서 변형에 더 강하게 저항하므로 밀 프레임, 샤프트 및 베어링은 연강 전용 라인보다 더 높은 하중에 대한 등급이 필요합니다.
• 과도한 굽힘 보상 — 툴링 프로파일은 일반적으로 스프링백에 대응하고 최종 치수 목표를 달성하기 위해 계산된 오버벤드 각도로 설계됩니다.

고강도 강철 스프링백

스프링백(Springback)이란 재료 변형의 탄성 회복 부분에 의해 성형된 금속이 성형력이 제거된 후 부분적으로 원래의 평평한 형상으로 되돌아가는 경향을 말합니다. 고강도 강철은 일반적으로 탄성 계수에 비해 항복 강도가 더 높습니다. 이는 전체 변형 중 더 큰 부분이 플라스틱(영구적)이 아닌 탄성(복원 가능)임을 의미합니다. 따라서 AHSS는 동일한 각도로 구부러진 연강보다 더 많이 튀어 나옵니다.

롤 성형 라인은 주로 과도한 굽힘을 통해 스프링백을 해결합니다. 각 롤러 스테이션은 재료를 목표 각도보다 약간 지나서 재료를 구부리고 풀린 후 다시 이완될 정도를 예상합니다. 정확한 오버벤드 각도는 일반적으로 성형 시뮬레이션 소프트웨어와 물리적 시험 실행의 조합을 통해 결정됩니다. 스프링백은 강철 등급, 게이지 두께 및 프로파일 형상에 따라 다르며 코일 간 재료 특성이 조금만 변경되어도 필요한 수정 정도가 바뀔 수 있기 때문입니다.