[논문]자동차 외판용 BH강판에서 성형성과 소부경화성에 미치는 조질압연의 영향

고흥석; 문만빈; 신철수; 오현운

자동차 외판용 BH강판에서 성형성과 소부경화성에 미치는 조질압연의 영향
Effect of Temper Rolling on Formability and Baking Hardenability in Baking Hardenable Steels for Auto Body Outer Panel 원문보기

고흥석 (기술연구소, 현대하이스코) , 문만빈 (기술연구소, 현대하이스코) , 신철수 (기술연구소, 현대하이스코) , 오현운 (기술연구소, 현대하이스코)

Automotive company has been endeavoring to develop high strength steels to get higher fuel efficiency of car since the oil shortage in 1970s and to cope with the recent strict environmental regulation. Outer panels(Hood, Roof, Door and Fender) for automobile require higher dent resistance. Bake-hardenable(BH) steels are known as useful for their high deep drawability and high dent resistance. Recently BH steels are increasingly adapted for outer panel use due to their high drawability and high dent resistance. In this study effect of temper rolling on formability (textures, r value) and bake hardenability is investigated fur improving characteristic of bake-hardenable steels.

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문제 정의

BH강판은 차체 성형공정(sheet-blanking-forming-painting-baking-assembly) 중 차체 치수 변화나 다른 추가 공정 없이 항복강도가 증가함으로써 외부의 접촉이나 손상이 쉬운 자동차 외판부의 덴트 저항성을 증가시켜준다. 본 연구에서는 이러한 BH강판을 개발하기위해 BH특성에 미치는 여러 인자들(합금성분, 어닐링 온도, 냉각속도, 조질 압연)중 조질압연의 영향을 찾아내어 제조기술 최적화를 달성하고자 하였으며 또한 이러한 조질압연조건 변화에 따라 성형성 및 조직변화에 미치는 영향에 대해서도 자세히 알아보았다.
4%), 재료생산(7%), 차 생산(4%) 운송(2%)순으로써 열효율을 개선하는 것이 가장 효과적인 CO₂방출을 줄이는 방법이다. 이에 환경오염에 대한 관심과 우려가 증가함에 따라 자동차 社들은 환경오염을 보호하기위한 대책 방안을 찾기 위해 고심해왔었다. 이를 위해서는 CO₂방출감소가 가장 최선의 길로써 인식되게 되었고 이를 개선하기위한 효과적인 방법으로 자동차의 무게를 감소하는 방안이 제시되었다.

제안 방법

인장시험은 항복강도는 응력 속도모드로 lON/mn? 시험하였고, 인장강도는 변형모드로 48%/min 으로 시험하여 구하였다. 소부경화량(BH;Baking Hardenability)은 전변형 2%를 준 후 소부(baking) 조건 160°C에서 20분간 소부한 다음 구하였다. Lankford값은 drawability장비를 이용하여 구하였다.
5%로 실시하였다. 시험실적 시험은 CAL 열처리공정에 따라 고속열처리 CCT-Av를 사용하여 위의 CAL line조건과 동일하게 실시하고 조질압연 특성을 알아보기 위해서 조질압연 연신율을 0~2.5%범위에서 0.25%단계로 2단 평행 조질압연기를 사용하여 시험하였다. 인장시험은 항복강도는 응력 속도모드로 lON/mn? 시험하였고, 인장강도는 변형모드로 48%/min 으로 시험하여 구하였다.
25%단계로 2단 평행 조질압연기를 사용하여 시험하였다. 인장시험은 항복강도는 응력 속도모드로 lON/mn? 시험하였고, 인장강도는 변형모드로 48%/min 으로 시험하여 구하였다. 소부경화량(BH;Baking Hardenability)은 전변형 2%를 준 후 소부(baking) 조건 160°C에서 20분간 소부한 다음 구하였다.
이에 환경오염에 대한 관심과 우려가 증가함에 따라 자동차 社들은 환경오염을 보호하기위한 대책 방안을 찾기 위해 고심해왔었다. 이를 위해서는 CO₂방출감소가 가장 최선의 길로써 인식되게 되었고 이를 개선하기위한 효과적인 방법으로 자동차의 무게를 감소하는 방안이 제시되었다. CO₂를 줄이는 방법으로 배터리와 같은 새로운 전력공급원을 개발하거나 혹은 열효율을 개선하는 것이다.
조질압연조건별 집합조직은 FEG/SEM-EBSD로 표면부와 전단부를 측정하여 결정방위를 구하였다. 전위밀도분포는 TEM를 이용하여 관찰 하였다. 열처리는 당사 기술연구소에 보유중인 고속열처리 SIMULATOR(CCT-AV)를 사용하여 아래와 같은 Heat Cycle로 수행하였다.
Lankford값은 drawability장비를 이용하여 구하였다. 조질압연조건별 집합조직은 FEG/SEM-EBSD로 표면부와 전단부를 측정하여 결정방위를 구하였다. 전위밀도분포는 TEM를 이용하여 관찰 하였다.

대상 데이터

또한 스트립의 평탄도와 표면 광택도도 제어하는 효과가 있다. 본 연구에 사용된 소재는 극저탄소강으로써 항복현상이 발생되는 소재이다. 항복 현상을 적절하게 제어하지 못하면 표면결함(시효에 의한 표면 스트레쳐스트레인 결함)이 발생되어 자동차 외판용으로 사용하지 못하게 된다.
차체 경량화를 위한 주요방법은 1)차 바디 디자인을 최적화 하기위해 고장력강의 적용을 확대하거나 2)TWB과 같은 기술을 적용하여 재료강도와 강판 두께를 최적화 하는 방법 또는 3) 전체 part들을 점용접 대신에 레이저 용접 등을 통해 연결하는 결합수를 줄이는 방법 등이 있다. 본 연구에 소개된 BH강판은 위에서 설명한 경량화 목적으로 개발된 강종으로써 최근에 자동차 외판부에 그 사용량이 매우 증대하고 있다. 이 강은 성형 공정 중 스템핑시 스프링 백이나 차체 주름 결함 등을 줄여줄 뿐만 아니라 덴트 저항성을 개선시켜 주는 특징을 갖고 있다.

이론/모형

전위밀도분포는 TEM를 이용하여 관찰 하였다. 열처리는 당사 기술연구소에 보유중인 고속열처리 SIMULATOR(CCT-AV)를 사용하여 아래와 같은 Heat Cycle로 수행하였다.

성능/효과

1) 연속어닐링공정에서 최적 조질압연 압하량은 0.75~1.2%로 나타났다.
2) 조질압연을 통해 성형성이 개선됨을 알 수 있었다.
그림 8에 조질압연변화에 따른 도장 baking전후 항복강도 변화를 나타내었다. 도장 baking전에 비해 2% 전변형과 baking후 조질압연량이 증가할수록 항복강도는 증가함을 알 수 있다.
75%이상의 조질압연조건에서는 항복연신율이 나타나지 않는다. 따라서 0.75%이상조건으로 조질 압연을 실시할 경우 시효현상을 억제함과 동시에 적정 요구물성을 확보 할 수 있을 것으로 판단된다.
5%압하량에서 전위분포 밀도가 더 높은 것을 알 수 있다. 지금까지의 연구 결과를 종합하여 보면 최적의 조질압연 범위는 최대 BH값을 확보함과 동시에 일반기계적 특성을 저해하지 않는 0.75〜1.2%범위이다. 물론 극저탄소강을 기지로하는 강판의 경우 0.

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