TRIP 베이나이트 서론
최근 몇 년 동안, 980MPa 등급의 TRIP 냉간 압연 강판은 충돌 안전성 향상과 차체 중량 감소를 위해 자동차 부품에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. TRIP 베이나이트 강과 페라이트 강의 연구가 많아지고 있습니다. 고베 스틸은 기존의 듀얼 페이즈(DP) 강판보다 연신율이 개선된 새로운 980MPa 등급의 TRIP 냉간 압연 강판을 개발했습니다. 이 글에서는 새로 개발된 강판의 프레스 성형성에 중점을 두고, 소형 및 대형 실제 부품 금형을 사용한 프레스 성형 테스트 결과를 다룹니다. 결과는 개발된 강판이 기존 DP 강판보다 훨씬 향상된 프레스 성형성을 가진다는 것을 명확히 보여줍니다.
TRIP 베이나이트 연구 배경
최신 자동차는 충돌 안전성 향상과 경량화가 요구되며, 이를 위해 고강도 강판이 널리 사용되고 있습니다. 그러나 강도가 높은 강판은 연신율이 낮아져 프레스 성형 중에 균열이 발생하기 쉽습니다. 이 문제를 해결하기 위해 여러 가지 방법이 제안되었습니다. 예를 들어, 딥 드로잉 성형성을 향상시키기 위한 다중 공정 단계와 스트레치 플랜지 성형성을 개선하기 위한 이중 펀칭 방법 등이 있습니다. 이러한 맥락에서, 고베 스틸은 기존의 DP 강판보다 연신율 특성이 개선된 980MPa 등급의 TRIP 타입 베이나이트 페라이트 강판을 개발했습니다.
TRIP 베이나이트 개발된 소재의 미세구조 및 기계적 특성
미세구조
개발된 강판은 상당한 양의 잔류 오스테나이트를 포함하고 있으며, 이는 연신율 특성을 보장하기 위해 세밀하게 분산된 형태로 제어되었습니다. 이러한 미세구조는 변형의 후반 단계까지 TRIP 효과가 지속되도록 잔류 오스테나이트의 안정성을 증가시키는 데 목적이 있습니다.
인장 특성
개발된 강판의 기계적 특성을 평가하기 위해 JIS 표준에 따라 시편을 준비하고 Shimadzu Corporation에서 제조한 100kN 인장 시험기를 사용하여 인장 테스트를 수행했습니다. 인장 시험 결과, 개발된 강판은 780DP 강판과 비교할 때 유사한 연신율을 나타내며, 980DP 강판보다 훨씬 우수한 연신율을 보여줍니다. 또한, 개발된 강판은 높은 n-값을 보여주며, 이는 우수한 변형 분산성을 나타냅니다.
TRIP 베이나이트 성형성 평가
스트레치 성형성
스트레치 성형성은 펀치 스트로크로 결정되는 최대 성형 높이를 통해 평가되었습니다. 테스트 결과, 개발된 강판은 기존의 980DP 강판보다 우수한 성형성을 나타냈습니다. 이는 인장 테스트 결과와 일치합니다.
딥 드로잉 성형성
딥 드로잉 테스트는 구형 헤드를 가진 펀치를 사용하여 수행되었으며, 최대 성형 높이를 평가 지표로 사용했습니다. 테스트 결과, 개발된 강판은 기존의 980DP 및 780DP 강판보다 우수한 성형성을 나타냈습니다. 이는 높은 총 연신율과 n-값의 결합 효과로 인한 것으로 보입니다.
스트레치 플랜지 성형성
스트레치 플랜지 성형성은 홀 확장 테스트를 통해 평가되었습니다. 테스트 결과, 개발된 강판은 980DP 강판과 거의 동일한 스트레치 플랜지 성형성을 나타냈습니다. 일반적으로, 고강도 강판은 스트레치 성형성과 스트레치 플랜지 성형성이 상반되는 경향이 있습니다. 그러나 개발된 강판은 세밀하고 균일한 미세구조 덕분에 국부적인 균열을 억제할 수 있었습니다.
굽힘 성형성
굽힘 성형성은 90도 펀치를 사용한 V 굽힘 테스트를 통해 평가되었습니다. 테스트 결과, 개발된 강판은 980DP 강판과 거의 동일한 굽힘 성형성을 나타냈습니다. 개발된 강판은 실질적으로 U자 형태로 굽혀질 수 있어 차체 프레임 부품의 굽힘 작업 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.
실제 부품 금형을 이용한 성형성 평가
개발된 강판의 우수한 성형성을 입증하기 위해 실제 부품을 시뮬레이션한 대형 금형을 사용하여 평가를 수행했습니다. 테스트 결과, 개발된 강판은 기존의 980DP 강판보다 뛰어난 성형성을 나타냈습니다. 이로 인해 개발된 강판은 단일 조각 성형을 가능하게 하여 생산 비용을 절감하고 충돌 성능을 향상시킬 수 있습니다.
결론
이번 연구를 통해 TRIP 타입 베이나이트 페라이트 980MPa 등급의 냉간 압연 강판이 기존 DP 강판보다 우수한 성형성을 가짐을 확인할 수 있었습니다. 개발된 강판은 연신율과 변형 분산성에서 우수한 특성을 보이며, 차체 프레임 부품에 적용될 수 있습니다. 소형 및 대형 금형을 사용한 성형성 평가 결과, 개발된 강판은 스트레치, 딥 드로잉, 굽힘 성형성에서 기존 DP 강판을 능가하는 성형성을 나타냈습니다. 이러한 특성 덕분에 개발된 강판은 부품의 단일 조각 성형을 가능하게 하여 생산 비용을 절감하고 설계의 자유도를 높여 충돌 성능을 향상 시킬 수 있습니다.
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