자동차 차체의 레이저 강화기술 적용연구 Application of laser strengthening for car body
보고서 정보
주관연구기관
한국기계연구원 Korea Institute of Machinery and Materials
보고서유형
최종보고서
발행국가
대한민국
언어
한국어
발행년월
2001-07
주관부처
과학기술부 Ministry of Science and Technology
등록번호
TRKO200200051443
DB 구축일자
2013-04-18
초록▼
Ⅰ. 제 목 자동차 차체의 레이저 강화기술 적용연구 Ⅱ. 연구개발의 목적 및 중요성 최근 환경문제, 소비자의 요구에 의해 자동차 완성업체에서는 배기가스 저감 및 연비향상을 위해 차량 경량화를 추구하고 있다. 자동차를 구성하는 부품의 약 70% 이상은 철강재료가 차지하고 있는데 이는 다른 경합소재와 비교하여 가격경쟁력의 우수성(생산성, 가공성, 조립성, 도장성, 재활용성 등의 관점에서)때문이라고 할 수 있다. 또한 철강소재의 경량화의 관점에서 테일러드 용접 블랭크 적용이 증가추세에 있으며, 생산라인에 레이저 용접 시스템도
Ⅰ. 제 목 자동차 차체의 레이저 강화기술 적용연구 Ⅱ. 연구개발의 목적 및 중요성 최근 환경문제, 소비자의 요구에 의해 자동차 완성업체에서는 배기가스 저감 및 연비향상을 위해 차량 경량화를 추구하고 있다. 자동차를 구성하는 부품의 약 70% 이상은 철강재료가 차지하고 있는데 이는 다른 경합소재와 비교하여 가격경쟁력의 우수성(생산성, 가공성, 조립성, 도장성, 재활용성 등의 관점에서)때문이라고 할 수 있다. 또한 철강소재의 경량화의 관점에서 테일러드 용접 블랭크 적용이 증가추세에 있으며, 생산라인에 레이저 용접 시스템도 점차 확대 적용되고 있는 상황이다. 최근, 자동차의 경량화와 승객의 안정성 확보차원에서 고강도강판 테일러드 용접 블랭크의 적용기술이 연구되어짐에 따라 강판의 고강도화가 진행되고 있다. 그러나, 고강도화(60kg/mm2 이상)될수록 성형성이 저하되어 복잡형상 및 정밀성형이 필요한 부품에 적용하기에는 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 선진국(도요다 자동차)에서는 고주파소입 국부강화기술을 개발하여 Front Pillar Inner, Front Floor Cross, Center Pillar Reinforcement 등에 적용하고 있으나, 고주파소입 국부강화법은 열변형이 심하고, 표면처리강판 또는 복잡한 형상에는 적용이 불리하므로 이를 대체하기 위하여 레이저빔 조사에 의한 레이저소입 국부강화기술의 개발이 절실히 요구되고 있다. 한편, 선진국에서도 현재 레이저소입 국부강화기술의 적용을 위한 연구가 진행 중이므로 국내에서도 조기에 기술을 개발하여 자동차 경쟁력을 확보하여야 할 것이다. Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 1) Bead on plate 형성을 위한 레이저빔 조사 최적조건 도출 2) Bead pattern 연구 3) 단순화 모델(hat type)로의 적용 및 실부품으로의 적용성 평가 Ⅳ. 연구개발결과 1) CO2 레이저빔 조사강화 효과 분석 (재료: SPFC590, SPRC35R, 출력: 2∼ 2.5kW, 빔 조사속도: 2.5∼4m/min, 보조가스: Ar(40ℓ/min), 빔 조사 라인수 변화: pitch 5mm) ① 부분용입(표면경화)에 비해 완전용입이 인장강도 상승(강화)효과가 크며, 완전용입선 증가에 따른 용입면적율 증가가 인장강도 증가에 효과적임. ② 과도한 입열량은 용입면적율을 증가시키나 경도하락의 원인이 되어 강도 감소. ③ 5줄 완전용입선 형성으로 SPFC590의 경우, 인장강도가 64kgf/mm2에서 80kgf/mm2 으로 상승. 2) Nd:YAG 레이저빔 조사강화 효과 분석 (재료: SPFC590, SPFC780, SAPH38P, SPRC35R. TRIP60, TRIP80, 출력: 4kW, 빔 조사속도: 5m/min, 빔 조사 라인수 : 3 (pitch 5mm)) ① SPFC590, SPRC35R의 경우 CO2 레이저빔 조사강화 결과와 유사함. ② 재료의 화학적 성분에서 C×Mn에 비례하여 강화효과가 나타났으며, 특히 Mn이 많은 경우, 강화효과가 큼. 3) 단순화 모델로의 적용 및 실부품으로의 적용성 평가 (hat type 시편, 굽힘 강도) ① 최적 빔 조사 패턴 도출 ② 표준시편 대비 굽힘강도 30% 증가 4) 논문발표 : -자동차용 강판의 CO2 레이저 빔 조사강화/한국레이저가공학회 춘계학술발표대회/2001. 5. 25 -자동차용 강판의 레이저강화/대한용접학회 고에너지 연구발표회/2001. 6. 8 -논문 심사 중 : 2건 Ⅴ. 연구개발 결과의 활용계획 1) 관련업체에 기술이전 2) 생산기술 및 시스템 개발 (산기반 과제화)
Abstract▼
Ⅰ. TITLE Application of Laser Strengthening for Car Body Ⅱ. OBJECT AND IMPORTANCE In this project, the main emphasis is to study the effect and application of the laser strengthening for various steel sheets used in car body. Ⅲ. CONTENTS AND EXTENTS 1. Optimal laser irradiation condition 2.
Ⅰ. TITLE Application of Laser Strengthening for Car Body Ⅱ. OBJECT AND IMPORTANCE In this project, the main emphasis is to study the effect and application of the laser strengthening for various steel sheets used in car body. Ⅲ. CONTENTS AND EXTENTS 1. Optimal laser irradiation condition 2. Study for bead pattern. 3. Application to hat-type model and evaluation. Ⅳ. RESULTS 1. The increase of tensile strength is dominated by the number of fully penetrated melting line. Also, the optimal laser input energy (hardness), the number of melting line(melting width) and the value of C(carbon)×Mn(manganese) were important variables for laser strengthening. 2. The optimal laser irradiation pattern was obtained by 3-point bending test of hat-type specimens. 3. Local strengthening by laser beam may be effective for the weight reduction of components where the tailored welded blank can not be applied. Ⅴ. APPLICATION PLAN OF RESULTS 1. Transfer of localized technology to company. 2. Development for manufacturing technology and system (new project)
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